DE112018008027T5 - Numerical control device, learning device and learning method - Google Patents

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Go Sato
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Abstract

Ein numerisches Steuerungsgerät (1) gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Datensammeleinheit (11), welche eine erste Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur einer Werkzeugmaschine (2) und eines Versatzwerts der Werkzeugmaschine (2) verwendet wird, basierend auf Betriebsdaten, welche einen Inhalt eines Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine (2) angeben, bestimmt und basierend auf der bestimmten ersten Zeitdauer die Lerndaten erzeugt, welche eine Temperatur der Werkzeugmaschine (2) angebende Temperaturdaten, einen Versatz der Werkzeugmaschine (2) angebende Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen; und eine Lerneinheit (12), welche den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine (2) und einem Versatzwert der Werkzeugmaschine (2) unter Verwendung der Lerndaten lernt, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird.A numerical control device (1) according to the present invention comprises: a data collection unit (11) which has a first period which is a period of learning data used for learning a relationship between a temperature of a machine tool (2) and an offset value of the machine tool (2 ) is used, is determined based on operating data which indicate a content of an operating sequence of the machine tool (2) and, based on the determined first period of time, generates the learning data which temperature data indicating a temperature of the machine tool (2), an offset of the machine tool (2) indicating offset data and the operational data include; and a learning unit (12) which learns the relationship between a temperature of the machine tool (2) and an offset value of the machine tool (2) using the learning data, thereby generating a learning model.

Description

BereichArea

Die vorliegende Erfindung betrifft ein numerisches Steuerungsgerät, ein Lerngerät und ein Lernverfahren zum Abschätzen eines Werts eines thermischen Versatzes einer Werkzeugmaschine.The present invention relates to a numerical control device, a learning device and a learning method for estimating a value of a thermal displacement of a machine tool.

Hintergrundbackground

Werkzeugmaschinen sind Maschinenbearbeitungsgeräte, welche eine Maschinenbearbeitung durchführen, was eine subtraktive Maschinenbearbeitung und eine Biegemaschinenbearbeitung durch Anwenden einer Kraft oder Energie auf ein Werkstück unter Verwendung eines Werkzeugs umfasst. Eine solche Werkzeugmaschine hat im Allgemeinen mehrere Antriebsachsen. Die Antriebsachsen umfassen beispielsweise jeweils einen Motor und eine oder mehr Komponenten, die mit dem Motor verbunden sind. Die Werkzeugmaschine umfasst eine Spindelachse, welche eine Antriebsachse zum Drehen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks ist, und eine Vorschubachse, welche eine Antriebsachse zum Einstellen einer Relativposition des Werkzeugs und des Werkstücks ist. Alle Antriebsachsen der Werkzeugmaschine werden durch ein numerisches Steuerungsgerät gesteuert. Das numerische Steuerungsgerät gibt der Antriebsachse einen Befehl betreffend eine Relativposition des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks, und die Antriebsachse arbeitet basierend auf dem Befehl, und hierdurch kommen das Werkzeug und das Werkstück miteinander in Kontakt, sodass eine Maschinenbearbeitung durchgeführt wird.Machine tools are machine processing devices that perform machine processing, which includes subtractive machine processing and bending machine processing by applying force or energy to a workpiece using a tool. Such a machine tool generally has several drive axes. The drive axles each include, for example, a motor and one or more components that are connected to the motor. The machine tool comprises a spindle axis, which is a drive axis for rotating a tool or a workpiece, and a feed axis, which is a drive axis for setting a relative position of the tool and the workpiece. All drive axes of the machine tool are controlled by a numerical control device. The numerical control device gives the drive shaft a command regarding a relative position of the tool with respect to the workpiece, and the drive shaft operates based on the command, and thereby the tool and the workpiece come into contact with each other so that machining is performed.

Andererseits, wenn die Werkzeugmaschine aufgrund von Wärmequellen, die innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine existieren, einer thermischen Deformierung unterworfen ist, tritt ein thermischer Versatz zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück auf. Der thermische Versatz ist ein Fehler in einer Maschinenbearbeitungsposition, welcher durch eine Änderung der Temperatur der Werkzeugmaschine verursacht wird. Beispiele für typische Faktoren, welche eine Temperaturänderung der Werkzeugmaschine verursachen, umfassen eine Änderung der Umgebungstemperatur der Werkzeugmaschine und Wärme, die durch den Motor erzeugt wird. Wenn eine Temperaturverteilung einer Komponente, beispielsweise einer Welle und eines Kopfes der Spindelachse, aufgrund dieser Faktoren ungleichmäßig wird, verwindet sich die Komponente, und dadurch werden die Parallelität und die Rechtwinkligkeit der Werkzeugmaschine verringert. Zudem wird der thermische Versatz durch eine Ausdehnung eines Schaftes der Spindelachse, einer Kugelrollspindel und dergleichen aufgrund von Temperaturänderungen erzeugt.On the other hand, when the machine tool is subjected to thermal deformation due to heat sources existing inside and outside the machine tool, thermal displacement occurs between the tool and the workpiece. The thermal offset is an error in a machining position that is caused by a change in the temperature of the machine tool. Examples of typical factors that cause the temperature of the machine tool to change include a change in the ambient temperature of the machine tool and heat generated by the motor. When a temperature distribution of a component such as a shaft and a head of the spindle axis becomes uneven due to these factors, the component warps, thereby reducing the parallelism and squareness of the machine tool. In addition, the thermal offset is generated by expansion of a shaft of the spindle axis, a ball screw spindle and the like due to temperature changes.

Der thermische Versatz verursacht Maschinenbearbeitungsfehler. Beispiele für Maßnahmen zum Reduzieren eines thermischen Versatzes einer Werkzeugmaschine umfassen Maßnahmen, wie beispielsweise das Installieren der Werkzeugmaschine in einem Raum mit konstanter Temperatur, sodass keine Temperaturänderung an der Werkzeugmaschine verursacht wird, oder das Ausstatten der Werkzeugmaschine mit einem Kühlgerät. Obwohl durch das Vornehmen dieser Maßnahmen die Temperatur der Werkzeugmaschine unabhängig von Gegebenheiten innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine konstant gehalten werden kann, ist es notwendig, für die Werkzeugmaschine einen Raum mit konstanter Temperatur bereitzustellen; und in einem Fall, in welchem eine Komponente vorhanden ist, die Kühlung durch ein Kühlgerät erfordert, kann ein thermischer Versatz aufgrund einer thermischen Deformierung der durch das Kühlgerät gekühlten Komponente nicht verhindert werden; beides ist problematisch.The thermal offset causes machining errors. Examples of measures for reducing thermal displacement of a machine tool include measures such as installing the machine tool in a room with a constant temperature so that no temperature change is caused on the machine tool, or equipping the machine tool with a cooling device. Although the temperature of the machine tool can be kept constant regardless of circumstances inside and outside the machine tool by taking these measures, it is necessary to provide a room with a constant temperature for the machine tool; and in a case where there is a component that requires cooling by a refrigerator, thermal displacement due to thermal deformation of the component cooled by the refrigerator cannot be prevented; both are problematic.

Als eine weitere Maßnahme zum Reduzieren eines thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine existiert ein Verfahren, bei welchem ein durch ein numerisches Steuerungsgerät erzeugter Befehlswert im Vorhinein durch einen Wert korrigiert wird, der dem thermischen Versatz entspricht. Bei diesem Verfahren wird ein Korrekturwert, welcher einen thermischer Versatz ausgleicht, unter Verwendung von Betriebsdaten, Sensordaten und dergleichen der Werkzeugmaschine erhalten und wird einem Befehlswert hinzuaddiert, und hierdurch kann ein durch thermischen Versatz bedingter Maschinenbearbeitungsfehler ohne Beschränkungen einer Werkzeugmaschineninstallationsumgebung und einer Maschinenkomponente reduziert werden, was vorteilhaft ist.As another measure for reducing a thermal displacement of the machine tool, there is a method in which a command value generated by a numerical control device is corrected in advance by a value corresponding to the thermal displacement. In this method, a correction value that compensates for thermal displacement is obtained using operation data, sensor data and the like of the machine tool and is added to a command value, and thereby a machining error due to thermal displacement can be reduced without restrictions on a machine tool installation environment and a machine component, which is advantageous.

In Patentliteratur 1 wird eine Technik vorgeschlagen, bei welcher eine mathematische Gleichung, welche einen Zusammenhang zwischen Betriebszustandsdaten und einem Wert eines thermischen Versatzes einer Werkzeugmaschine ausdrückt, gelernt wird, wobei der Wert des thermischen Versatzes unter Verwendung der mathematischen Gleichung und der Betriebszustandsdaten berechnet wird, und bei welcher eine Maschinenbearbeitungsposition der Werkzeugmaschine unter Verwendung des berechneten Werts des thermischen Versatzes korrigiert wird. Bei dem Verfahren gemäß Patentliteratur 1 werden mathematische Gleichungen diverser Betriebszustände wiederholt gelernt und Werte des thermischen Versatzes, die in Einheiten einer Abtastzeit abgeschätzt werden, werden innerhalb eines vorbestimmten Zeitabschnitts summiert, wodurch der Wert des thermischen Versatzes berechnet wird.In Patent Literature 1, there is proposed a technique in which a mathematical equation expressing a relationship between operating condition data and a value of thermal displacement of a machine tool is learned, the value of thermal displacement is calculated using the mathematical equation and operating condition data, and at which a machining position of the machine tool is corrected using the calculated value of the thermal offset. In the method according to Patent Literature 1, mathematical equations of various operating states are repeatedly learned, and values of the thermal displacement estimated in units of a sampling time are summed up within a predetermined time period, whereby the value of the thermal displacement is calculated.

Zi tierungslisteCitation list

PatentliteraturPatent literature

Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2018-111145 Patent Literature 1: Japanese Patent Application Publication Number 2018-111145

ZusammenfassungSummary

Technisches ProblemTechnical problem

Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren werden jedoch als Lerndaten Betriebszustandsdaten verwendet, die immer in Einheiten eines bestimmten Zeitabschnitts vorliegen und nicht mit einem Betriebsablauf der Werkzeugmaschine synchronisiert sind, und daher wird das Lernen nicht korrekt durchgeführt, wenn in einem Lerndatum Daten enthalten sind, welche unterschiedliche Tendenzen hinsichtlich einer Änderung des Werts des thermischen Versatzes über die Zeit angeben. Zum Beispiel, wenn sich eine den Wert des thermischen Versatzes beeinflussende Gegebenheit ändert, ändert sich auch die Tendenz von Temperaturänderungen innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine, welche den thermischen Versatz beeinflusst. Die Tendenz der Temperaturänderungen innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine, welche den thermischen Versatz beeinflusst, wird hierin nachfolgend als eine thermische Tendenz bezeichnet. Bestimmte Beispiele für Änderungen von Gegebenheiten, welche Änderungen der thermischen Tendenz verursachen, umfassen eine Änderung eines Zustands eines Motors von Drehen zum Pausieren und eine Änderung eines Zustands eines Kühlmittels von Ausgabe zu Stopp. In einer solchen Situation, in welcher sich die Gegebenheiten ändern, ändert sich auch die thermische Tendenz, die in einem Maschinenelement der Werkzeugmaschine erzeugt wird. Wenn mehrere Lerndaten von Zeitabschnitten verwendet werden, wobei die Zeitabschnitte in einem Zeitabschnitt enthalten und kürzer als dieser sind, in welchem sich die thermische Tendenz ändert, kann eine mathematische Gleichung für den gesamten Zeitabschnitt, in welchem sich die thermische Tendenz ändert, aus diesen Lerndaten nicht gelernt werden. Bei dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren wird daher die mathematische Gleichung zum Erhalten des Werts des thermischen Versatzes unter Verwendung solcher Lerndaten erhalten, sodass ein Zusammenhang zwischen einer Temperatur und einem Wert eines thermischen Versatzes nicht genau gelernt werden kann, was problematisch ist.In the method described in Patent Literature 1, however, operating status data are used as learning data, which are always in units of a certain time period and are not synchronized with an operation of the machine tool, and therefore the learning is not performed correctly if there is data included in a learning data indicate different tendencies in terms of a change in the value of the thermal displacement over time. For example, if a condition influencing the value of the thermal offset changes, the tendency for temperature changes inside and outside the machine tool, which influences the thermal offset, also changes. The tendency of the temperature changes inside and outside the machine tool, which affects the thermal displacement, is hereinafter referred to as a thermal tendency. Specific examples of changes in circumstances that cause changes in thermal tendency include a change in a state of an engine from rotating to pausing and a change in a state of coolant from discharge to stop. In such a situation in which the circumstances change, the thermal tendency that is generated in a machine element of the machine tool also changes. When a plurality of learning data of time segments are used, the time segments being included in and shorter than a time segment in which the thermal tendency changes, a mathematical equation for the entire time segment in which the thermal tendency changes cannot be made from these learning data to be learned. In the method described in Patent Literature 1, therefore, the mathematical equation for obtaining the value of thermal displacement is obtained using such learning data, so that a relationship between a temperature and a value of thermal displacement cannot be accurately learned, which is problematic.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht, und ihr Ziel ist es, ein numerisches Steuerungsgerät zu erhalten, welches fähig ist, einen Zusammenhang zwischen einer Temperatur und einem Wert des thermischen Versatzes genau zu lernen.The present invention has been made in view of the above, and its object is to obtain a numerical control apparatus capable of accurately learning a relationship between a temperature and a value of thermal displacement.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um das oben beschriebene Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, ist das numerische Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ein numerisches Steuerungsgerät, welches eine Werkzeugmaschine steuert und umfasst: eine Datenerzeugungseinheit, welche eine erste Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine verwendet werden, basierend auf Betriebsdaten, welche einen Inhalt eines Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine angeben, bestimmt und welche basierend auf der bestimmten ersten Zeitdauer die Lerndaten erzeugt, welche eine Temperatur der Werkzeugmaschine angebende Temperaturdaten, einen Versatz der Werkzeugmaschine angebende Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen. Das numerische Steuerungsgerät umfasst ferner eine Lerneinheit, welche den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Werkzeugmaschine und dem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine unter Verwendung der Lerndaten lernt, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird.In order to solve the above-described problem and achieve the object, the numerical control apparatus according to the present invention is a numerical control apparatus that controls a machine tool and includes: a data generation unit that has a first period which is a period of learning data which is used for learning a relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool can be used, based on operating data which indicate a content of an operating sequence of the machine tool and which generates the learning data which indicates a temperature of the machine tool based on the determined first time period Temperature data, offset data indicating an offset of the machine tool, and the operating data. The numerical control device further includes a learning unit that learns the relationship between the temperature of the machine tool and the value of the thermal displacement of the machine tool using the learning data, thereby generating a learning model.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Das numerische Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass ein Zusammenhang zwischen einer Temperatur und einem Wert eines thermischen Versatzes genau gelernt werden kann.The numerical control apparatus according to the present invention makes it possible to accurately learn a relationship between a temperature and a value of a thermal offset.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Ausführungsform eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 13 is a block diagram showing an exemplary configuration of an embodiment of a numerical control apparatus according to the present invention.
  • 2 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Werkzeugmaschine zeigt. 2 Fig. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of a machine tool.
  • 3 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Verarbeitungsschaltung zeigt. 3 Fig. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of a processing circuit.
  • 4 ist ein Diagramm, welches Änderungen in Zuständen von typischen Maschinenelementen zeigt, welche die thermische Tendenz der Werkzeugmaschine beeinflussen. 4th Fig. 13 is a diagram showing changes in states of typical machine elements that affect the thermal tendency of the machine tool.
  • 5 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel zeigt, bei dem Temperaturdaten in einem Abschnitt einer Dauer Tw1 von einer Zeit t1 zu einer Zeit t2 neu abgetastet werden. 5 Fig. 13 is a diagram showing an example in which temperature data is re-sampled in a portion of duration Tw1 from time t1 to time t2.
  • 6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel zeigt, bei welchem Temperaturdaten in einem Abschnitt einer Dauer Tw2 von der Zeit t2 zu einer Zeit t3 neu abgetastet werden. 6th Fig. 13 is a diagram showing an example in which temperature data is in a Section of a duration Tw2 from the time t2 to a time t3 can be re-sampled.
  • 7 ist ein Modelldiagramm eines neuronalen Netzes. 7th Figure 3 is a model diagram of a neural network.
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Lernverarbeitungsprozedur zeigt, welche durch das numerische Steuerungsgerät durchgeführt wird. 8th Fig. 13 is a flowchart showing an example of a learning processing procedure performed by the numerical control device.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Abschätzverarbeitungsprozedur für einen Wert des thermischen Versatzes zeigt, welche durch das numerische Steuerungsgerät durchgeführt wird. 9 Fig. 13 is a flowchart showing an example of an estimation processing procedure for a value of the thermal displacement performed by the numerical control apparatus.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachfolgend werden ein numerisches Steuerungsgerät, ein Lerngerät und ein Lernverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt.Next, a numerical control device, a learning device and a learning method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.

Ausführungsform.Embodiment.

1 ist ein Blockdiagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration einer Ausführungsform eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein numerisches Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann mit einer Werkzeugmaschine 2 verbunden werden. 1 zeigt einen Zustand, in welchem das numerische Steuerungsgerät 1 mit der Werkzeugmaschine 2 verbunden ist. Das numerische Steuerungsgerät 1 steuert die Werkzeugmaschine 2 basierend auf einem Maschinenbearbeitungsprogramm 3. Das Maschinenbearbeitungsprogramm 3 ist eine Reihe von Befehlsangaben, die dem numerischen Steuerungsgerät 1 zu geben sind, damit die Werkzeugmaschine 2 einen gewünschten Betrieb durchführt. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem das Maschinenbearbeitungsprogramm 3 von außerhalb des numerischen Steuerungsgeräts 1 gegeben wird, dies ist jedoch keine Begrenzung, und das Maschinenbearbeitungsprogramm kann innerhalb des numerischen Steuerungsgeräts 1 gespeichert sein. 1 Fig. 13 is a block diagram showing an exemplary configuration of an embodiment of a numerical control apparatus according to the present invention. A numerical control device 1 according to the present embodiment can be with a machine tool 2 get connected. 1 shows a state in which the numerical control apparatus 1 with the machine tool 2 connected is. The numerical control device 1 controls the machine tool 2 based on a machining program 3 . The machining program 3 is a series of instructions given to the numerical control device 1 are to give so the machine tool 2 performs a desired operation. 1 shows an example in which the machining program 3 from outside the numerical control device 1 is given, but this is not a limitation and the machining program can be used within the numerical control apparatus 1 be saved.

2 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration der Werkzeugmaschine 2 zeigt. Nachfolgend wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei welchem die Werkzeugmaschine 2 ein Maschinenbearbeitungsgerät zum Schneiden ist, jedoch ist die Werkzeugmaschine 2, auf welche ein Lernverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, nicht auf das Maschinenbearbeitungsgerät zum Schneiden begrenzt, und die Anzahl von Antriebsachsen der Werkzeugmaschine 2 ist nicht auf das in 2 gezeigte Beispiel begrenzt. 2 Fig. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of the machine tool 2 shows. An example in which the machine tool 2 is a machine working device for cutting, but is the machine tool 2 , to which a learning method according to the present embodiment is applied, are not limited to the machining apparatus for cutting, and the number of drive axes of the machine tool 2 is not on that in 2 example shown is limited.

Die Werkzeugmaschine 2 umfasst eine Spindelachse 21, Vorschubachsen 22-1 bis 22-3, ein Kühlmittelgerät 27, ein Kühlgerät 28, einen Temperatursensor 29 und einen Versatzsensor 30. Bei der Werkzeugmaschine 2 dreht sich die Spindelachse 21 basierend auf einem Befehl von dem numerischen Steuerungsgerät 1, und ein Werkzeug, welches an der Spindelachse 21 befestigt ist, dreht sich mit der Drehung der Spindelachse 21, wodurch ein Schneiden eines Werkstücks, welches an einem Tisch (nicht gezeigt) fixiert ist, durchgeführt wird. Die Vorschubachsen 22-1 bis 22-3 arbeiten basierend auf einem Befehl von dem numerischen Steuerungsgerät 1 so, dass Relativpositionen des Werkzeugs und des Werkstücks auf durch den Befehl definierte Positionen eingestellt werden.The machine tool 2 includes a spindle axis 21 , Feed axes 22-1 to 22-3 , a coolant device 27 , a cooling device 28 , a temperature sensor 29 and an offset sensor 30th . With the machine tool 2 the spindle axis rotates 21 based on a command from the numerical control device 1 , and a tool which is on the spindle axis 21 is attached, rotates with the rotation of the spindle axis 21 , whereby cutting of a workpiece fixed on a table (not shown) is performed. The feed axes 22-1 to 22-3 operate based on a command from the numerical control device 1 so that relative positions of the tool and the workpiece are set to positions defined by the command.

Die Spindelachse 21 umfasst ein Maschinenelement 23, welches eine oder mehr Komponenten aufweist, und einen Spindelmotor 24. Das Maschinenelement 23 ist beispielsweise ein Bewegungsmechanismus, ein Schaft oder ein Werkzeugsystem. Die Vorschubachse 22-1 umfasst einen Vorschubachsenmechanismus 25-1 und einen Vorschubachsenmotor 26-1. Die Vorschubachse 22-2 umfasst einen Vorschubachsenmechanismus 25-2 und einen Vorschubachsenmotor 26-2. Die Vorschubachse 22-3 umfasst einen Vorschubachsenmechanismus 25-3 und einen Vorschubachsenmotor 26-3. Nachfolgend wird jede der Vorschubachsen 22-1 bis 22-3 als eine Vorschubachse 22 bezeichnet, wenn sie nicht einzeln unterschieden werden; jeder der Vorschubachsenmechanismen 25-1 bis 25-3 wird als ein Vorschubachsenmechanismus 25 bezeichnet, wenn er nicht individuell unterschieden wird; und jeder der Vorschubachsenmotoren 26-1 bis 26-3 wird als ein Vorschubachsenmotor 26 bezeichnet, wenn er nicht individuell unterschieden wird. Der Vorschubachsenmechanismus 25 ist beispielsweise eine Kupplung, eine Kugelrollspindel oder ein Tisch.The spindle axis 21 includes a machine element 23 , which has one or more components, and a spindle motor 24 . The machine element 23 is for example a movement mechanism, a shaft or a tool system. The feed axis 22-1 includes a feed axis mechanism 25-1 and a feed axis motor 26-1 . The feed axis 22-2 includes a feed axis mechanism 25-2 and a feed axis motor 26-2 . The feed axis 22-3 includes a feed axis mechanism 25-3 and a feed axis motor 26-3 . Below is each of the feed axes 22-1 to 22-3 as a feed axis 22nd denotes if they are not individually distinguished; each of the feed axis mechanisms 25-1 to 25-3 is called a feed axis mechanism 25th denotes if it is not individually differentiated; and each of the feed axis motors 26-1 to 26-3 is called a feed axis motor 26th if it is not differentiated individually. The feed axis mechanism 25th is for example a coupling, a ball screw or a table.

Die Vorschubachse 22-1 ist eine Antriebsachse, welche eine Position in einer X-Achsenrichtung bestimmt, die Vorschubachse 22-2 ist eine Antriebsachse, welche eine Position in einer Y-Achsenrichtung bestimmt, und die Vorschubachse 22-3 ist eine Antriebsachse, welche eine Position in einer Z-Achsenrichtung bestimmt. Die Definitionen einer X-Achse, eine Y-Achse und einer Z-Achse sind wie folgt: beispielsweise ist eine Axialrichtung eines Werkzeugs mit der Z-Achse ausgerichtet, eine Werkzeuglaufrichtung in einer Ebene, die zu der Axialrichtung eines Werkzeugs senkrecht ist, ist als die X-Achse definiert, und eine Richtung, die sowohl zu der X-Achse als auch zu der Z-Achse senkrecht ist, ist als die Y-Achse definiert.The feed axis 22-1 is a drive axis that determines a position in an X-axis direction, the feed axis 22-2 is a drive axis that determines a position in a Y-axis direction, and the feed axis 22-3 is a drive axis that determines a position in a Z-axis direction. The definitions of an X-axis, a Y-axis and a Z-axis are as follows: for example, an axial direction of a tool is aligned with the Z-axis, a tool traveling direction in a plane perpendicular to the axial direction of a tool is as defines the X-axis, and a direction perpendicular to both the X-axis and the Z-axis is defined as the Y-axis.

Das Kühlgerät 28 kühlt wenigstens einige aus dem Spindelmotor 24, den Vorschubachsenmotoren 26-1 bis 26-3, dem Maschinenelement 23 und den Vorschubachsenmechanismen 25-1 bis 25-3. Das Kühlmittelgerät 27 kühlt einen Maschinenbearbeitungsabschnitt. Der Maschinenbearbeitungsabschnitt ist ein Maschinenbearbeitungsbereich in der Werkzeugmaschine 2, in welchem das Werkzeug das Werkstück maschinenbearbeitet.The cooling device 28 cools at least some of the spindle motor 24 , the feed axis motors 26-1 to 26-3 , the machine element 23 and the feed axis mechanisms 25-1 to 25-3 . The coolant device 27 cools a machining section. The machining section is a machining area in the machine tool 2 in which the tool machines the workpiece.

Der Temperatursensor 29 detektiert periodisch die Temperatur der Werkzeugmaschine 2 und gibt an das numerische Steuerungsgerät 1 Temperaturdaten aus, welche die detektierte Temperatur angeben. Eine Datendetektionsperiode des Temperatursensors 29 wird als eine Temperaturdetektionsperiode bezeichnet. Obwohl in 2 ein Temperatursensor 29 gezeigt ist, sind im Allgemeinen mehrere Temperatursensoren 29 bereitgestellt und an mehreren Orten innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine installiert. Beispiele für einen Ort als Ziel einer Temperaturdetektion durch einen Temperatursensor 29 umfassen den Spindelmotor 24, die Vorschubachsenmotoren 26-1 bis 26-3, eine oder mehr Komponenten, welche das Maschinenelement 23 bilden, und die Vorschubachsenmechanismen 25-1 bis 25-3, einen Tank (nicht gezeigt) des Kühlmittelgeräts 27 und einen Ort um die Werkzeugmaschine 2. In einem Fall, in welchem das Ziel der Temperaturdetektion durch den Temperatursensor 29 um die Werkzeugmaschine 2 oder dergleichen angeordnet ist, ist die durch den Temperatursensor 29 detektierte Temperatur nicht die Temperatur der Komponente der Werkzeugmaschine 2 selbst. Jedoch wird auch ein solcher Fall vorliegend als die Temperatur der Werkzeugmaschine 2 bezeichnet. Bestimmte Beispiele für den Ort als Ziel der Temperaturdetektion durch den Temperatursensor 29 umfassen einen Tisch, ein Bett, eine Säule und einen Kopf der Spindelachse. Mehrere Temperatursensoren 29 können in einer Komponente installiert sein.The temperature sensor 29 periodically detects the temperature of the machine tool 2 and gives to the numerical control device 1 Temperature data indicating the detected temperature. A data detection period of the temperature sensor 29 is referred to as a temperature detection period. Although in 2 a temperature sensor 29 As shown, there are generally multiple temperature sensors 29 provided and installed in multiple locations inside and outside the machine tool. Examples of a location as a target of temperature detection by a temperature sensor 29 include the spindle motor 24 , the feed axis motors 26-1 to 26-3 , one or more components that make up the machine element 23 form, and the feed axis mechanisms 25-1 to 25-3 , a tank (not shown) of the coolant device 27 and a place around the machine tool 2 . In a case where the target of temperature detection by the temperature sensor 29 to the machine tool 2 or the like is arranged by the temperature sensor 29 detected temperature is not the temperature of the machine tool component 2 itself. However, such a case is also present as the temperature of the machine tool 2 designated. Specific examples of the location as the target of temperature detection by the temperature sensor 29 include a table, a bed, a column and a head of the spindle axis. Multiple temperature sensors 29 can be installed in a component.

Der Versatzsensor 30 detektiert den Wert eines Versatzes, welcher zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in dem Maschinenbearbeitungsabschnitt der Werkzeugmaschine 2 erzeugt wird, und gibt ein Detektionsergebnis in Form von Thermischer-Versatz-Daten an das numerische Steuerungsgerät 1 aus. Der Versatzsensor 30 ist ein Sensor, welcher fähig ist, einen Versatz in wenigstens einer Achsenrichtung zu detektieren. Mehrere Versatzsensoren 30 können installiert sein, um Versatze in mehreren Achsenrichtungen zu detektieren.The offset sensor 30th detects the value of an offset that exists between the tool and the workpiece in the machining section of the machine tool 2 is generated, and outputs a detection result in the form of thermal offset data to the numerical control device 1 out. The offset sensor 30th is a sensor capable of detecting an offset in at least one axial direction. Multiple displacement sensors 30th can be installed to detect offsets in multiple axis directions.

Die Werkzeugmaschine 2 umfasst ferner einen oder mehr Sensoren (nicht gezeigt) zum Detektieren eines Betriebszustands der Werkzeugmaschine 2, und die Sensoren geben ein Detektionsergebnis des Betriebszustands der Werkzeugmaschine 2 in Form von Betriebszustandsdaten an das numerische Steuerungsgerät 1 aus. Die Betriebszustandsdaten sind eine Information, welche eine Position und/oder eine Geschwindigkeit und/oder einen Strom des Spindelmotors 24 und/oder der Antriebsachsenmotoren 26-1 bis 26-3 umfasst.The machine tool 2 furthermore comprises one or more sensors (not shown) for detecting an operating state of the machine tool 2 , and the sensors give a detection result of the operating state of the machine tool 2 in the form of operating status data to the numerical control device 1 out. The operating status data is information which indicates a position and / or a speed and / or a current of the spindle motor 24 and / or the drive axle motors 26-1 to 26-3 includes.

Nun wird ein Zusammenhang zwischen einer Temperatur und einem thermischen Versatz beschrieben. Der Wert des thermischen Versatzes ist der Wert des Versatzes, der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück dadurch erzeugt wird, dass sich aufgrund des Einflusses von Temperaturänderungen innerhalb und außerhalb der Werkzeugmaschine 2 eine Komponente der Werkzeugmaschine 2 verwindet oder ausdehnt. Beispiele für einen Faktor, welcher die Temperaturänderungen der Werkzeugmaschine 2 veranlasst, umfassen Wärme, die durch Antreiben der Motoren der Werkzeugmaschine 2 erzeugt wird, Reibungswärme der jeweiligen Antriebsachse der Werkzeugmaschine 2, Kühlung durch das Kühlmittelgerät 27, Schneidwärme, die durch Schneiden erzeugt wird, Kühlen durch das Kühlgerät 28 und die Umgebungstemperatur.A relationship between a temperature and a thermal offset will now be described. The value of the thermal offset is the value of the offset that is created between the tool and the workpiece due to the fact that, due to the influence of temperature changes, inside and outside the machine tool 2 a component of the machine tool 2 twisted or stretched. Examples of a factor affecting the temperature changes of the machine tool 2 Caused to include heat generated by driving the motors of the machine tool 2 is generated, frictional heat of the respective drive axis of the machine tool 2 , Cooling by the coolant device 27 , Cutting heat generated by cutting, cooling by the cooling device 28 and the ambient temperature.

Das numerische Steuerungsgerät 1 der vorliegenden Ausführungsform gibt an die Werkzeugmaschine 2 einen Betriebsablaufsbefehl aus, welcher ein Befehl ist, der einen korrigierten Wert des thermischen Versatzes enthält, der durch Abschätzen eines Werts des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine 2 und Addieren eines Korrekturwerts, welcher den abgeschätzten Wert des thermischen Versatzes ausgleicht, auf einen Steuerbefehl zum Steuern der Werkzeugmaschine 2 erhalten wird. Wenn der Wert des thermischen Versatzes nicht genau abgeschätzt werden kann, ist die Genauigkeit des Korrigierens des Befehls durch das numerische Steuerungsgerät 1 dementsprechend reduziert, was in einem Maschinenbearbeitungsfehler resultiert. Das numerische Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt Lerndaten in Betriebsablaufseinheiten, welche später beschrieben werden, und lernt über den Wert des thermischen Versatzes, sodass der Wert des thermischen Versatzes genau abgeschätzt werden kann. Die Betriebsablaufseinheit gibt einen Zeitabschnitt an, in welchem die thermische Tendenz der Werkzeugmaschine 2 konstant ist. Die Details der Betriebsablaufseinheit werden später beschrieben. Nachfolgend werden eine Konfiguration und ein Betrieb des numerischen Steuerungsgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.The numerical control device 1 of the present embodiment specifies the machine tool 2 an operation instruction which is an instruction containing a corrected value of the thermal displacement obtained by estimating a value of the thermal displacement of the machine tool 2 and adding a correction value that compensates for the estimated value of the thermal offset to a control command for controlling the machine tool 2 is obtained. When the value of the thermal displacement cannot be accurately estimated, the accuracy of correcting the command by the numerical control device is too high 1 accordingly reduced, resulting in a machining error. The numerical control device 1 According to the present embodiment, creates learning data in operation units which will be described later, and learns about the value of the thermal displacement, so that the value of the thermal displacement can be accurately estimated. The operation sequence unit indicates a period in which the thermal tendency of the machine tool 2 is constant. The details of the operation flow unit will be described later. The following are a configuration and an operation of the numerical control apparatus 1 according to the present embodiment.

Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das numerische Steuerungsgerät 1 eine Datensammeleinheit 11, ein Lerneinheit 12, eine Steuereinheit 13, eine Datenauswahleinheit 14, eine Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und eine Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16.As in 1 shown includes the numerical control apparatus 1 a data collection unit 11 , a learning unit 12th , a control unit 13th , a data selection unit 14th , a thermal displacement estimating unit 15th and a thermal offset correction unit 16 .

Als eine Datenerzeugungseinheit bestimmt die Datensammeleinheit 11 eine erste Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine 2 und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine 2 verwendet werden, basierend auf Betriebsdaten und erzeugt die Lerndaten, welche Temperaturdaten, Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen, basierend auf der ersten Zeitdauer. Die Betriebsdaten sind Daten, welche den Inhalt des Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine 2 angeben, und sind eine Information, welche ein Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3, die Betriebszustandsdaten und den Steuerungsbefehl angibt. Im Detail empfängt die Datensammeleinheit 11 die Temperaturdaten, die von den Temperatursensoren 29 der Werkzeugmaschine 2 ausgegeben werden, und die Thermischer-Versatz-Daten, welche von dem Versatzsensor 30 der Werksmaschine 2 ausgegeben werden. Die Datensammeleinheit 11 empfängt ferner die Betriebsdaten von der Steuereinheit 13. Der Steuerbefehl ist ein Befehl, welcher das Werkzeug und das Werkstück veranlasst, einen gewünschten Betrieb mittels der Motoren der Werkzeugmaschine 2 durchzuführen. Das Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3 ist eine Information, welche den Betriebsablauf der Werkzeugmaschine 2 angibt, inklusive der Umdrehungszahl, welche die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 24 ist, und der Geschwindigkeit des Vorschubachsenmotors 26. Insbesondere umfasst das Analyseergebnis eine Information, welche beispielsweise angibt: einen Umdrehungszahlbefehl (Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl) an die Spindelachse 21 und/oder einen Positionsbefehl an die Vorschubachse 22 und/oder einen Geschwindigkeitsbefehl an die Vorschubachse 22 und/oder eine Werkzeugnummer und/oder einen Kühlmitteleinspritzbefehl und/oder einen Kühlmittelstoppbefehl.The data collection unit is designated as a data generation unit 11 a first period of time which is a period of learning data which is used for Learning a relationship between a temperature of the machine tool 2 and a value of the thermal displacement of the machine tool 2 are used based on operating data and generates the learning data including temperature data, offset data and the operating data based on the first period of time. The operating data is data showing the content of the operation of the machine tool 2 indicate, and is information which is an analysis result of the machining program 3 , which specifies the operating status data and the control command. In detail, the data collection unit receives 11 the temperature data received from the temperature sensors 29 the machine tool 2 and the thermal offset data obtained from the offset sensor 30th the factory machine 2 are issued. The data collection unit 11 also receives the operational data from the control unit 13th . The control command is a command which causes the tool and the workpiece to operate in a desired manner by means of the motors of the machine tool 2 perform. The analysis result of the machining program 3 is information describing the operation of the machine tool 2 indicates, including the number of revolutions, the speed of rotation of the spindle motor 24 and the speed of the feed axis motor 26th . In particular, the analysis result includes information which indicates, for example: a number of revolutions command (rotational speed command) to the spindle axis 21 and / or a position command to the feed axis 22nd and / or a speed command to the feed axis 22nd and / or a tool number and / or a coolant injection command and / or a coolant stop command.

Ferner erzeugt die Datensammeleinheit 11 Lerndaten unter Verwendung der Temperaturdaten, der Thermischer-Versatz-Daten und der Betriebsdaten und gibt die Lerndaten an die Lerneinheit 12 aus. Im Detail teilt die Datensammeleinheit 11 unter Verwendung der Information der Betriebsdaten die Temperaturdaten und die Thermischer-Versatz-Daten in Betriebsablaufseinheiten auf, wodurch aufgeteilte Daten erzeugt werden, und führt eine Neuabtastung so durch, dass in jedem Datum der aufgeteilten Daten mit unterschiedlichen Dauern eine bestimmte Anzahl von Abtastpunkten vorliegt, wodurch die Lerndaten erzeugt werden. Die Details der Neuabtastung werden später beschrieben. Vorliegend wird angenommen, dass Zeitabschnitte, in welchen jeweilige Daten in die Datensammeleinheit 11 eingegeben werden, alle gleich sind und die Zeit, die als Einheiten der jeweiligen Dateneingabe in die Datensammeleinheit 11 zugeordnet ist, in den Zeitabschnitten gleich sind. Daher überwacht die Datensammeleinheit 11 die Betriebsdaten, und, wenn eine Änderung in den Betriebsdaten vorliegt, welche eine Bedingung eines Aufteilungspunktes zwischen den später beschriebenen Betriebsablaufseinheiten erfüllt, wird ein Punkt der Änderung als das Ende der Lerndaten gesetzt, und die Temperaturdaten, die Thermischer-Versatz-Daten und die Betriebsdaten, die als Nächstes eingegeben werden, bilden den Anfang der nächsten Lerndaten. Alternativ kann die Datensammeleinheit 11 die Temperaturdaten, die Thermischer-Versatz-Daten und die Betriebsdaten zusammen mit einer Zeitangabe speichern. In einem Fall, in welchem eine solche Zeitangabe den Daten hinzugefügt ist, ist die Zeitangabe als eine Zeitangabe definiert, die den Temperaturdaten, den Thermischer-Versatz-Daten und den Betriebsdaten angefügt ist, und in einem Fall, in welchem eine solche Zeitangabe den Daten nicht angefügt ist, ist die Zeitangabe als eine Zeitangabe definiert, an dem die Datensammeleinheit 11 die Daten empfängt.The data collection unit also generates 11 Learning data using the temperature data, the thermal offset data and the operation data, and outputs the learning data to the learning unit 12th out. In detail, the data collection unit divides 11 using the information of the operational data, records the temperature data and the thermal offset data in operational units, thereby generating divided data, and performs resampling so that a certain number of sampling points are present in each datum of the divided data having different durations, whereby the learning data are generated. The details of the resampling will be described later. In the present case it is assumed that time segments in which respective data are in the data collection unit 11 are entered, all are the same and the time taken as units of the respective data input into the data collection unit 11 is assigned, are the same in the time segments. Therefore, the data collection unit monitors 11 the operation data, and when there is a change in the operation data which satisfies a condition of a split point between the operation processing units described later, a point of change is set as the end of the learning data, and the temperature data, the thermal offset data and the operation data that are entered next form the beginning of the next learning data. Alternatively, the data collection unit 11 store the temperature data, the thermal offset data and the operating data together with a time indication. In a case where such a time stamp is added to the data, the time stamp is defined as a time stamp added to the temperature data, the thermal offset data and the operation data, and in a case where such a time stamp is added to the data is not appended, the time specification is defined as a time specification at which the data collection unit 11 receives the data.

Unter Verwendung der von der Datensammeleinheit 11 empfangenen Lerndaten lernt die Lerneinheit 12 den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Werkzeugmaschine 2 und dem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine 2, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird, und gibt das erzeugte Lernmodell an die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 aus. Die Steuereinheit 13 analysiert einen Befehl, der in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 3 beschrieben ist. Zudem empfängt die Steuereinheit 13 die Betriebszustandsdaten von der Werkzeugmaschine 2 und erzeugt basierend auf den Betriebszustandsdaten und dem in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 3 beschriebenen Befehl einen Steuerbefehl, welcher den Spindelmotor 24 und die Vorschubachsenmotoren 26-1 bis 26-3 veranlasst, einen Betrieb durchzuführen, welcher dem in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 3 beschriebenen Befehl entspricht. Weil ein allgemeines Verfahren als ein Verfahren zum Erzeugen von Steuerbefehlen betreffend den Betrieb des Spindelmotors 24 und der Vorschubachsenmotoren 26-1 bis 26-3 verwendet werden kann, wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet. Die Steuereinheit 13 gibt den erzeugten Steuerbefehl an die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 aus. Zudem gibt die Steuereinheit 13 die Betriebsdaten, welche eine Information sind, die das Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3, die Betriebszustandsdaten und den Steuerbefehl enthält, die Datensammeleinheit 11 und die Datenauswahleinheit 14 aus.Using the from the data collection unit 11 the learning data received learns the learning unit 12th the relationship between the temperature of the machine tool 2 and the value of the machine tool thermal displacement 2 , thereby generating a learning model, and outputs the generated learning model to the thermal offset estimating unit 15th out. The control unit 13th parses a command that is in the machining program 3 is described. The control unit also receives 13th the operating status data from the machine tool 2 and generated based on the operating status data and that in the machining program 3 described command a control command, which the spindle motor 24 and the feed axis motors 26-1 to 26-3 causes an operation to be performed which corresponds to that in the machining program 3 corresponds to the command described. Because a general method as a method of generating control commands related to the operation of the spindle motor 24 and the feed axis motors 26-1 to 26-3 can be used, a detailed description thereof is omitted. The control unit 13th gives the generated control command to the thermal offset correction unit 16 out. In addition, there is the control unit 13th the operation data which is information indicating the analysis result of the machining program 3 which contains the operating status data and the control command, the data collection unit 11 and the data selection unit 14th out.

Die Datenauswahleinheit 14 bestimmt eine zweite Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Abschätzdaten ist, welche zum Abschätzen des thermischen Versatzes verwendet werden, basierend auf den Betriebsdaten und erzeugt die Abschätzdaten, welche die Temperaturdaten und die Betriebsdaten umfassen, basierend auf der bestimmten zweiten Zeitdauer. Im Detail empfängt und bezieht die Datenauswahleinheit 14 die Temperaturdaten von den Temperatursensoren 29 der Werkzeugmaschine 2. Ferner bezieht die Datensammeleinheit 11 die Betriebsdaten von der Steuereinheit 13. Die Datenauswahleinheit 14 teilt die Temperaturdaten zeitlich in Abschnitte von Betriebsablaufseinheiten, welche aus den Betriebsdaten analysiert wurden, auf und gibt die aufgeteilten Temperaturdaten in Form von Abschätzdaten an die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 aus. Zu diesem Zeitpunkt führt, gleich der Datensammeleinheit 11, die Datenauswahleinheit 14 eine Neuabtastung durch, sodass in jedem der aufgeteilten Daten, welche unterschiedliche Dauern haben, eine bestimmte Anzahl von Abtastpunkten vorliegt, wodurch die Abschätzdaten erzeugt werden.The data selection unit 14th determines a second period of time which is a period of estimation data used for estimating the thermal displacement based on the operating data and generates the estimation data including the temperature data and the operating data based on the determined second period of time. The receives and relates in detail Data selection unit 14th the temperature data from the temperature sensors 29 the machine tool 2 . Furthermore, the data collection unit relates 11 the operating data from the control unit 13th . The data selection unit 14th divides the temperature data temporally into sections of operational process units, which have been analyzed from the operational data, and outputs the divided temperature data in the form of estimation data to the thermal offset estimation unit 15th out. At this point, leads equal to the data collection unit 11 , the data selection unit 14th resampling so that a certain number of sampling points are present in each of the divided data having different durations, thereby generating the estimation data.

Die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 schätzt den Wert des thermischen Versatzes, der in der Werkzeugmaschine 2 erzeugt wird, unter Verwendung des Lernmodells, welches durch die Lerneinheit 12 erzeugt wird, und die von der Datenauswahleinheit 14 empfangenen Abschätzdaten ab. Insbesondere berechnet die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 den Wert des thermischen Versatzes, indem die von der Datenauswahleinheit 14 eingegebenen Abschätzdaten in eine mathematische Gleichung eingegeben werden, welche das von der Lerneinheit 12 erzeugte Lernmodell angibt. Zudem führt die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 an dem berechneten Wert des thermischen Versatzes einen Prozess durch, welcher umgekehrt zu der durch die Datenauswahleinheit 14 durchgeführten Neuabtastung ist, und hierdurch wird eine Ausgabeperiode des Werts des thermischen Versatzes in der Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 mit einer Temperaturdetektionsperiode der Temperatursensoren 29 synchronisiert, und der Wert des thermischen Versatzes nach dem Prozess, der zu der Neuabtastung umgekehrt ist, wird an die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 ausgegeben.The thermal displacement estimator 15th estimates the value of the thermal displacement that occurs in the machine tool 2 is generated using the learning model developed by the learning unit 12th is generated and that of the data selection unit 14th received estimation data. In particular, the thermal offset estimating unit calculates 15th the value of the thermal offset by taking that from the data selector 14th inputted estimation data is inputted into a mathematical equation which is used by the lesson 12th the generated learning model. In addition, the thermal offset estimator performs 15th on the calculated value of the thermal offset by a process which is the reverse of that by the data selection unit 14th is performed resampling, and this becomes an output period of the value of the thermal displacement in the thermal displacement estimating unit 15th with a temperature detection period of the temperature sensors 29 is synchronized, and the value of the thermal offset after the process, which is reversed to the resampling, is sent to the thermal offset correction unit 16 issued.

Die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 korrigiert den Steuerbefehl an die Werkzeugmaschine 2 mit einem Korrekturwert, welcher aus dem Wert des thermischen Versatzes berechnet wird, der von der Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 abgeschätzt wird. Im Detail addiert die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 einen Korrekturwert, welcher den von der Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 abgeschätzten Wert des thermischen Versatzes ausgleicht, zu dem Steuerbefehl, welcher durch die Steuereinheit 13 erzeugt wird, und gibt den Steuerbefehl, welcher den hinzuaddierten Korrekturwert enthält, in Form eines Betriebsablaufsbefehl an die Werkzeugmaschine 2 aus. Insbesondere addiert die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 zu einem Positionsbefehl in der jeweiligen Achsenrichtung, die in dem Steuerbefehl enthalten ist, einen als der Korrekturwert dienende Wert, der durch Multiplizieren des Werts des thermischen Versatzes in der jeweiligen Achsenrichtung, der durch die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 abgeschätzt wird, mit -1 erhalten wird. In einem anderen Beispiel wird als der Korrekturwert ein Wert berechnet, welcher erhalten wird durch Multiplizieren des durch die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 abgeschätzten Werts des thermischen Versatzes der jeweiligen Achsenrichtung mit einem in der Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 voreingestellten negativen Koeffizienten. Gemäß noch einem weiteren Beispiel wird ein Korrekturwert, welcher dem abgeschätzten Wert des thermischen Versatzes entspricht, basierend auf einer Zuordnungstabelle berechnet, welche in der Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 voreingestellt ist.The thermal offset correction unit 16 corrects the control command to the machine tool 2 with a correction value calculated from the value of the thermal offset obtained by the thermal offset estimating unit 15th is estimated. In detail, the thermal offset correction unit adds 16 a correction value which is that from the thermal offset estimating unit 15th estimated value of the thermal offset compensates for the control command issued by the control unit 13th is generated, and gives the control command, which contains the added correction value, in the form of an operating sequence command to the machine tool 2 out. In particular, the thermal offset correction unit adds 16 to a position command in each axis direction included in the control command, a value serving as the correction value obtained by multiplying the value of the thermal displacement in each axis direction obtained by the thermal displacement estimating unit 15th is estimated to be -1. In another example, a value obtained by multiplying that by the thermal offset estimating unit is calculated as the correction value 15th estimated value of the thermal displacement of each axis direction with one in the thermal displacement correction unit 16 preset negative coefficients. According to yet another example, a correction value corresponding to the estimated value of the thermal offset is calculated based on an allocation table which is stored in the thermal offset correction unit 16 is preset.

Als Nächstes wird eine Hardwarekonfiguration des numerischen Steuerungsgeräts 1 beschrieben. Die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16, die in 1 gezeigt sind, werden durch eine Verarbeitungsschaltung realisiert. Die Verarbeitungsschaltung kann eine Schaltung sein, welche einen Prozessor umfasst, oder kann dedizierte Hardware sein.Next, a hardware configuration of the numerical control apparatus is made 1 described. The data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 , in the 1 are realized by a processing circuit. The processing circuitry can be circuitry that includes a processor or can be dedicated hardware.

Wenn die Verarbeitungsschaltung die Schaltung ist, welche einen Prozessor umfasst, ist die Verarbeitungsschaltung beispielsweise eine Verarbeitungsschaltung mit einer Konfiguration, die in 3 gezeigt ist. 3 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration der Verarbeitungsschaltung zeigt. Eine Verarbeitungsschaltung 200 umfasst einen Prozessor 201 und einen Speicher 202. Wenn die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 durch die in 3 gezeigte Verarbeitungsschaltung 200 realisiert werden, werden diese durch den Prozessor 201 realisiert, welcher ein in dem Speicher 202 gespeichertes Programm liest und ausführt. D. h., wenn die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 durch die in 3 gezeigte Verarbeitungsschaltung 200 realisiert werden, werden deren Funktionen unter Verwendung eines Programms realisiert, welches Software ist. Der Speicher 202 wird auch als Arbeitsbereich für den Prozessor 201 verwendet. Der Prozessor 201 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder dergleichen. Der Speicher 202 entspricht beispielsweise einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie beispielsweise einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem nur lesbaren Speicher (ROM) oder einem Flash-Speicher oder einer magnetischen Diskette.When the processing circuit is the circuit including a processor, the processing circuit is, for example, a processing circuit having a configuration shown in FIG 3 is shown. 3 Fig. 13 is a diagram showing an exemplary configuration of the processing circuit. A processing circuit 200 comprises a processor 201 and a memory 202. When the data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 through the in 3 The processing circuit 200 shown are implemented, these are implemented by the processor 201, which reads and executes a program stored in the memory 202. That is, when the data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 through the in 3 processing circuit 200 shown are realized, its functions are realized using a program which is software. The memory 202 is also used as a work area for the processor 201. The processor 201 is a central processing unit (CPU) or the like. The memory 202 corresponds, for example, to a non-volatile or volatile semiconductor memory, such as, for example, a random access memory (RAM), a read-only memory (ROM) or a flash memory or a magnetic floppy disk.

Wenn die Verarbeitungsschaltung, welche die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 realisiert, dedizierte Hardware ist, ist die Verarbeitungsschaltung beispielsweise ein FPGA (Field Programmable Gate Array) oder ein ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung). Die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 können durch Kombination der Verarbeitungsschaltung, welche einen Prozessor umfasst, und der dedizierten Hardware realisiert werden. Die Datensammeleinheit 11, die Lerneinheit 12, die Steuereinheit 13, die Datenauswahleinheit 14, die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 und die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 können durch mehrere Verarbeitungsschaltungen realisiert werden.When the processing circuit which is the data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 realized, is dedicated hardware, the processing circuit is, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (application-specific integrated circuit). The data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 can be realized by combining the processing circuit including a processor and the dedicated hardware. The data collection unit 11 , the learning unit 12th , the control unit 13th , the data selection unit 14th , the thermal displacement estimator 15th and the thermal offset correction unit 16 can be realized by multiple processing circuits.

Als Nächstes wird ein Betrieb des numerischen Steuerungsgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Als Erstes wird der Betriebsablauf beschrieben. 4 ist ein Diagramm, welches Änderungen in Zuständen von typischen Maschinenelementen zeigt, welche die thermische Tendenz der Werkzeugmaschine 2 beeinflussen. 4 zeigt ein Beispiel von zeitlichen Übergängen von Betriebszuständen der Spindelachse 21, der Vorschubachse 22, des Kühlmittelgeräts 27 und des Kühlgeräts 28, welche Komponenten der Werkzeugmaschine 2 sind, und eines Programmbetriebszustands. Die horizontale Achse in 4 repräsentiert die Zeit. Der Programmbetriebszustand gibt an, ob der Programmbetrieb in Verarbeitung ist. Was durch den Programmbetrieb gemeint ist, ist, dass die Werkzeugmaschine 2 unter der Steuerung gemäß dem Maschinenbearbeitungsprogramm 3 durch das numerische Steuerungsgerät 1 arbeitet. Beim Schneiden werden beispielsweise Arbeitsschritte gemäß dem folgenden Ablauf durchgeführt: ein Programmbetrieb wird durchgeführt, welcher die Werkzeugmaschine 2 veranlasst, eine bestimmte Maschinenbearbeitung durchzuführen; und, wenn der Programmbetrieb abgeschlossen ist, wird ein Arbeitsschritt, beispielsweise das Ersetzen des Werkstücks, durch einen Arbeiter durchgeführt; und dann wird ein Programmbetrieb für eine nächste Maschinenbearbeitung durchgeführt.Next will be an operation of the numerical control apparatus 1 according to the present embodiment. First, the operational flow will be described. 4th Fig. 13 is a diagram showing changes in states of typical machine elements, which show the thermal tendency of the machine tool 2 influence. 4th shows an example of temporal transitions between operating states of the spindle axis 21 , the feed axis 22nd , the coolant device 27 and the cooling device 28 what components of the machine tool 2 and a program mode of operation. The horizontal axis in 4th represents time. The program mode indicates whether the program mode is in progress. What is meant by the program operation is that the machine tool 2 under the control according to the machining program 3 by the numerical control device 1 is working. When cutting, for example, work steps are carried out according to the following sequence: a program operation is carried out which the machine tool 2 causes a certain machine processing to be carried out; and, when the program operation is completed, an operation such as replacing the workpiece is performed by a worker; and then program operation for next machining is performed.

In dem in 4 gezeigten Beispiel ist in einem Zeitabschnitt zwischen einer Zeit t1 und einer Zeit t3 ein Werkzeug #1 an der Spindelachse 21 montiert und der Spindelmotor 24 dreht mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute. In 4 gibt eine Folge von Buchstaben, ausgedrückt durch S, und Zahlen, beispielsweise „S1000“, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 24 an und S repräsentiert den Spindelmotor 24 und der Zahlenwert, der S folgt, gibt eine Umdrehungsgeschwindigkeit an. In 4 ist die Umdrehungsgeschwindigkeit durch die Anzahl von Umdrehungen angegeben, welche die Anzahl von Umdrehungen pro Minute ist. Während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t1 und der Zeit t3 dehnt sich der Schaft der Spindelachse 21 durch von dem Spindelmotor 24 erzeugter Wärme und Reibungswärme eines Lagers der Spindelachse 21 aus.In the in 4th The example shown is a tool # 1 on the spindle axis in a time segment between a time t1 and a time t3 21 mounted and the spindle motor 24 rotates at a speed of 1000 revolutions per minute. In 4th gives a sequence of letters, expressed by S, and numbers, for example "S1000", the speed of rotation of the spindle motor 24 on and S represents the spindle motor 24 and the numerical value following S indicates a speed of rotation. In 4th the rotational speed is given by the number of revolutions, which is the number of revolutions per minute. During the period between time t1 and time t3, the shaft of the spindle axis expands 21 by from the spindle motor 24 generated heat and frictional heat of a bearing of the spindle axis 21 out.

Während eines Zeitabschnitts zwischen der Zeit t3 und einer Zeit t4 pausiert der Spindelmotor 24, sodass die Spindelachse 21 selbst keine Wärme erzeugt. Während eines Zeitabschnitts zwischen der Zeit t4 und einer Zeit t7 ist ein Werkzeug #2 an der Spindelachse 21 befestigt und der Spindelmotor 24 dreht mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 3000 Umdrehungen pro Minute. Weil die Spindelachse 21 auch während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t3 und der Zeit t4 Wärme erzeugt, tritt ein thermischer Versatz auf. Weil jedoch das Werkzeug und die Umdrehungsgeschwindigkeit von denen während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t1 und der Zeit t3 verschieden sind, ist die Tendenz der Wärmeerzeugung von der während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t1 und der Zeit t3 verschieden. Wie oben beschrieben ist, kann erkannt werden, dass die thermische Tendenz der Spindelachse 21 nicht immer konstant ist und in Abhängigkeit des befestigten Werkzeugs, der Anzahl von Umdrehungen und dergleichen unterschiedlich ist.The spindle motor pauses during a time segment between the time t3 and a time t4 24 so that the spindle axis 21 itself does not generate any heat. During a period between time t4 and time t7, tool # 2 is on the spindle axis 21 attached and the spindle motor 24 rotates at a speed of 3000 revolutions per minute. Because the spindle axis 21 also generates heat during the period between time t3 and time t4, a thermal offset occurs. However, since the tool and the rotational speed are different from those during the period between time t1 and time t3, the tendency of heat generation is different from that during the period between time t1 and time t3. As described above, it can be seen that the thermal tendency of the spindle axis 21 is not always constant and is different depending on the attached tool, the number of revolutions and the like.

Gleich der Spindelachse 21 ändert sich auch der Betriebszustand der Vorschubachse 22, des Kühlmittelgeräts 27 und des Kühlgeräts 28, sodass die thermische Tendenz in Abhängigkeit des Betriebsablaufs unterschiedlich ist. Beispielsweise dreht bei der Vorschubachse 22 der Vorschubachsenmotor 26 während eines Zeitabschnitts zwischen der Zeit t1 und einer Zeit t2 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 Umdrehungen pro Minute, und während eines Zeitabschnitts zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 dreht der Vorschubachsenmotor 26 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 200 Umdrehungen pro Minute. In 4 gibt eine Reihe aus Buchstaben, ausgedrückt durch F, und Zahlen, wie beispielsweise „F100“, die Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorschubachsenmotors 26 an, und F repräsentiert den Vorschubachsenmotor 26, und der Zahlenwert, der auf F folgt, gibt eine Umdrehungsgeschwindigkeit an. Weil bei der Vorschubachse 22 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorschubachsenmotors 26 während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2 von der während des Zeitabschnitts zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 verschieden ist, ist die Menge der erzeugten Wärme in diesen unterschiedlich. Die Temperaturen eines durch ein Kühlmittel gekühlten Abschnitts und seiner Umgebung ändern sich in Abhängigkeit davon, ob das Kühlmittelgerät 27 das Kühlmittel ausgibt. Auch die Temperaturen eines durch das Kühlgerät 28 gekühlten Abschnitts und seiner Umgebung ändern sich in Abhängigkeit davon, ob das Kühlgerät 28 in Betrieb ist.Same as the spindle axis 21 the operating status of the feed axis also changes 22nd , the coolant device 27 and the cooling device 28 so that the thermal tendency is different depending on the operational sequence. For example, the feed axis rotates 22nd the feed axis motor 26th during a period between time t1 and time t2 at a rotational speed of 100 revolutions per minute, and during a period between time t2 and time t3, the feed axis motor rotates 26th with a speed of rotation of 200 revolutions per minute. In 4th is a series of letters, expressed as F, and numbers, such as “F100”, the rotational speed of the feed axis motor 26th on, and F represents the feed axis motor 26th , and the numerical value following F indicates a speed of rotation. Because with the feed axis 22nd the speed of rotation of the feed axis motor 26th during the period between time t1 and time t2 is different from that during the period between time t2 and time t3, the amount of heat generated therein is different. The temperatures of a section cooled by a coolant and its surroundings change depending on whether the coolant device 27 the coolant dispenses. Also the temperatures one through the cooling device 28 cooled section and its surroundings change depending on whether the cooling device 28 is in operation.

Zudem, weil der Programmbetrieb nach der Zeit t7 endet, kann eine Tür des Maschinenbearbeitungsabschnitts geöffnet und geschlossen werden und Anordnungsänderungen, beispielsweise eine Ersetzung des Werkstücks, können durchgeführt werden, und die thermische Umgebung der Werkzeugmaschine unterscheidet sich von der während des Programmbetriebs. Wie oben beschrieben ist, ist die Tendenz des in der Werkzeugmaschine 2 erzeugten thermischen Versatzes unterschiedlich zwischen einem Abschnitt von der Zeit t1 zu der Zeit t2, einem Abschnitt von der Zeit t2 zu der Zeit t3, ..., und einem Abschnitt nach der Zeit t7, in welchem der Programmbetrieb gestoppt ist.In addition, since the program operation ends after the time t7, a door of the machining section can be opened and closed and arrangement changes such as replacement of the workpiece can be made, and the thermal environment of the machine tool differs from that during the program operation. As described above, the tendency is that in the machine tool 2 generated thermal displacement is different between a portion from time t1 to time t2, a portion from time t2 to time t3, ..., and a portion after time t7 in which the program operation is stopped.

In der vorliegenden Ausführungsform sind Abschnitte, in denen die Werkzeugmaschine 2 unterschiedliche Betriebsabläufe durchführt, wie beispielsweise der Abschnitt von der Zeit t1 zu der Zeit t2, der Abschnitt von der Zeit t2 zu der Zeit t3, ..., und der Abschnitt nach der Zeit t7, in welchem der Programmbetrieb gestoppt ist, jeweils als eine Betriebsablaufseinheit definiert. Die Datensammeleinheit 11 des numerischen Steuerungsgeräts 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt einen Abschnitt, der als eine Betriebsablaufseinheit dienen soll, basierend auf den von der Steuereinheit 13 empfangenen Betriebsdaten. Im Detail wird aus den Betriebsdaten ein Zeitpunkt erhalten, an welchem sich der Inhalt des Betriebsablaufs ändert, und der Zeitpunkt wird bei der Bestimmung des Abschnitts, der als die Betriebsablaufseinheit dienen soll, als Aufteilungspunkt verwendet. D. h., die erste Zeitdauer, welche die Zeitdauer der Lerndaten ist, wird bestimmt, wobei hierzu als Aufteilungspunkt ein Zeitpunkt verwendet wird, an welchem sich der Betriebszustand von wenigstens einem Maschinenelement der in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Maschinenelemente ändert. Dann teilt die Datensammeleinheit 11 die Temperaturdaten, die Thermischer-Versatz-Daten und die Betriebsdaten in Abschnittseinheiten auf, welche als die Betriebsablaufseinheiten dienen sollen.In the present embodiment, there are sections in which the machine tool 2 performs different operations such as the portion from time t1 to time t2, the portion from time t2 to time t3, ..., and the portion after time t7 in which the program operation is stopped, each as one Operational unit defined. The data collection unit 11 of the numerical control device 1 according to the present embodiment, determines a portion to serve as an operation flow unit based on that from the control unit 13th received operating data. In detail, a point of time at which the content of the operation flow changes is obtained from the operation data, and the point of time is used as a dividing point in determining the portion to serve as the operation flow unit. That is to say, the first time period, which is the time period of the learning data, is determined, with a point in time being used as the division point for this purpose at which the operating state of at least one machine element in the machine tool changes 2 included machine elements changes. Then the data collection unit shares 11 the temperature data, the thermal offset data and the operation data in section units which are to serve as the operation units.

Wie oben beschrieben ist, umfassen die Betriebsdaten das Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3, die Betriebszustandsdaten und den Steuerbefehl. Im Allgemeinen sind die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 24 und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorschubachsenmotors 26 jeweils in dem Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3, dem Steuerbefehl und den Betriebszustandsdaten enthalten, sodass die Datensammeleinheit 11 die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 24 und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorschubachsenmotors 26 basierend auf dem Analyseergebnis des Maschinenbearbeitungsprogramms 3, dem Steuerbefehl oder den Betriebszustandsdaten erhalten kann. Eine Information, welche angibt, ob das Kühlmittelgerät 27 und das Kühlgerät 28 in Betrieb sind, ist in den Betriebszustandsdaten enthalten. Alternativ, wenn das numerische Steuerungsgerät 1 diese Geräte steuert, umfasst der Steuerbefehl auch Befehle betreffend deren Betriebszuständen, sodass die Datensammeleinheit 11 die Betriebszustände des Kühlmittelgeräts 27 und des Kühlgeräts 28 aus dem Steuerbefehl kennen kann. Für das Lernen sind die Betriebszustände jedes Motors, des Kühlmittelgeräts 27 und des Kühlgeräts 28 auch in dem Steuerbefehl enthalten und sind auch in den Betriebszustandsdaten enthalten, welche ein Ergebnis der Steuerung sind. Für das Lernen kann lediglich entweder der Befehl oder das Ergebnis verwendet werden, jedoch wird erwartet, dass ein Lernmodell mit höherer Leistungsfähigkeit erzeugt wird, wenn für das Lernen die Betriebszustandsdaten der Werkzeugmaschine 2 wie auch der Befehlswert gelernt werden.As described above, the operation data includes the analysis result of the machining program 3 , the operating status data and the control command. In general, the speed of rotation of the spindle motor 24 and the rotational speed of the feed axis motor 26th in each case in the analysis result of the machine processing program 3 , the control command and the operating status data, so that the data collection unit 11 the speed of rotation of the spindle motor 24 and the rotational speed of the feed axis motor 26th based on the analysis result of the machining program 3 , the control command or the operating status data. Information that indicates whether the coolant device 27 and the refrigerator 28 are in operation is contained in the operating status data. Alternatively, if the numerical control device 1 controls these devices, the control command also includes commands relating to their operating states, so that the data collection unit 11 the operating states of the coolant device 27 and the cooling unit 28 can know from the control command. The operating states of each engine and the coolant device are required for learning 27 and the cooling unit 28 are also contained in the control command and are also contained in the operating status data which are a result of the control. Only either the command or the result can be used for learning, but it is expected that a learning model with higher performance will be generated if the operating status data of the machine tool is used for learning 2 as well as the command value are learned.

Obwohl 4 Änderungen von Zuständen der Komponenten der Werkzeugmaschine 2 für jeden Typ der Komponenten zeigt, umfasst die Werkzeugmaschine 2 im Allgemeinen eine Vielzahl von Vorschubachsen 22. Zudem können mehrere Kühlgeräte 28 in Abhängigkeit der Anzahl von Maschinenelementen der Werkzeugmaschine 2 bereitgestellt sein. In einem solchen Fall können die jeweiligen Daten an einem Zeitpunkt, an welchem sich der Zustand einer jeweiligen Komponente ändert, in Betriebsablaufseinheiten aufgeteilt werden.Although 4th Changes in the states of the components of the machine tool 2 For each type of component shows, includes the machine tool 2 generally a multitude of feed axes 22nd . In addition, several cooling devices 28 depending on the number of machine elements of the machine tool 2 be provided. In such a case, the respective data can be divided into operational process units at a point in time at which the state of a respective component changes.

Die Abschnittsdauern, als erste Zeitdauern, d. h. als Dauern, der Daten, die in Abschnittseinheiten aufgeteilt sind, müssen nicht gleich sein. Beispielsweise sind in dem in 4 gezeigten Beispiel eine Dauer Tw1 von der Zeit t1 bis zu der Zeit t2 und eine Dauer Tw2 von der Zeit t2 zu der Zeit t3 voneinander verschieden. In einem Fall, in welchem die Dauern der Abschnitte nicht gleich sind, ist, ist die Anzahl von Abtastpunkten in den Daten, die in dem jeweiligen Abschnitt enthalten sind, unter den Abschnitten ebenfalls nicht gleich. Wenn die Anzahl von Abtastpunkten unter den Abschnitten verschieden ist, wird ein durch die Lerneinheit 12 durchgeführter Lernprozess kompliziert.The section durations, as first time durations, ie as durations, of the data which are divided into section units do not have to be the same. For example, in the in 4th In the example shown, a duration Tw1 from time t1 to time t2 and a duration Tw2 from time t2 to time t3 are different from each other. In a case where the durations of the sections are not the same, the number of sampling points in the data included in each section is also not the same among the sections. If the number of sampling points among the sections is different, one is made by the learning unit 12th Complicated learning process complicated.

Daher führt in der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 4 und 5 gezeigt, die Datensammeleinheit 11 eine Neuabtastung der Temperaturdaten und der Thermischer-Versatz-Daten, die in Abschnittseinheiten aufgeteilt sind, so durch, dass die Lerndaten, welche den jeweiligen Abschnitten entsprechen, die gleiche Anzahl von Abtastpunkten haben, wodurch die Lerndaten erzeugt werden. D. h., die Datensammeleinheit 11 führt eine Neuabtastung der Temperaturdaten und der Versatzdaten so durch, dass die Anzahl von Abtastpunkten in den Daten, welche die Lerndaten bilden, unter den Lerndaten gleich ist, wodurch die Lerndaten erzeugt werden. 5 zeigt ein Beispiel der Neuabtastung der Temperaturdaten für einen Abschnitt einer Dauer Tw1 von der Zeit t1 zu der Zeit t2, und 6 zeigt ein Beispiel der Neuabtastung der Temperaturdaten für einen Abschnitt einer Dauer Tw2 von der Zeit t2 zu der Zeit t3. Die Anzahl von Abtastpunkten in dem Abschnitt von der Zeit t1 zu der Zeit t2, gezeigt in 5, ist L1, und die Anzahl von Abtastpunkten in dem Abschnitt von der Zeit t2 zu der Zeit t3, gezeigt in 6, ist L2. Hinsichtlich der Temperaturdaten wird die Temperaturdetektion in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt; je länger die Dauer eines Abschnitts ist, umso größer ist daher die Anzahl von Abtastpunkten in den Temperaturdaten für den Abschnitt. Wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, ist die Dauer Tw2 länger als die Dauer Tw1, sodass L2 einen größeren Wert als L1 hat.Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS 4th and 5 shown the data collection unit 11 resampling the temperature data and the thermal offset data divided into section units so that the learning data corresponding to the respective sections have the same number of sampling points, thereby generating the learning data. That is, the data collection unit 11 resampling of the temperature data and the offset data thus performs by making the number of sampling points in the data constituting the learning data the same among the learning data, thereby generating the learning data. 5 FIG. 13 shows an example of the re-sampling of the temperature data for a portion of a duration Tw1 from time t1 to time t2, and FIG 6th Fig. 13 shows an example of the re-sampling of the temperature data for a portion of a duration Tw2 from time t2 to time t3. The number of sampling points in the section from time t1 to time t2 shown in FIG 5 , is L1, and the number of sampling points in the section from time t2 to time t3 shown in FIG 6th , is L2. As for the temperature data, the temperature detection is performed at predetermined time intervals; therefore, the longer the duration of a section, the greater the number of sampling points in the temperature data for the section. As in the 4th to 6th As shown, the duration Tw2 is longer than the duration Tw1, so that L2 has a larger value than L1.

Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, führt die Datensammeleinheit 11 eine Neuabtastung durch, sodass die Anzahl von Abtastpunkten in dem Abschnitt von der Zeit t1 zu der Zeit t2 und die Anzahl von Abtastpunkten in dem Abschnitt von der Zeit t2 zu der Zeit t3 jeweils L ist. Als Neuabtastungsverfahren kann ein allgemeines Verfahren verwendet werden, und hinsichtlich des Neuabtastungsverfahrens bestehen keine bestimmten Beschränkungen. Die Datensammeleinheit 11 führt eine Neuabtastung der Thermischer-Versatz-Daten auf gleiche Weise wie für die Temperaturdaten durch. Die Datensammeleinheit 11 kann auch eine Neuabtastung der Betriebsdaten durchführen, weil jedoch die Betriebsdaten zur Aufteilung der Temperaturdaten und der Thermischer-Versatz-Daten gemäß dem jeweiligen Betriebsablaufsinhalt verwendet werden, ist es ausreichend, wenn die Daten in Betriebsablaufseinheiten vorliegen und es besteht kein Bedarf eine Neuabtastung davon durchzuführen.As in the 5 and 6th is shown, performs the data collection unit 11 resampling so that the number of sampling points in the section from time t1 to time t2 and the number of sampling points in the section from time t2 to time t3 are both L. As the resampling method, a general method can be used, and there are no particular restrictions on the resampling method. The data collection unit 11 re-samples the thermal offset data in the same manner as for the temperature data. The data collection unit 11 can also perform a re-sampling of the operational data, but because the operational data is used to divide the temperature data and the thermal offset data according to the respective operational contents, it is sufficient if the data are in operational units and there is no need to re-scan them.

Als Nächstes wird das Lernen durch die Lerneinheit 12 beschrieben. Die Lerneinheit 12 erzeugt ein Lernmodell für den Wert des thermischen Versatzes unter Verwendung der Lerndaten, welche von der Datensammeleinheit 11 empfangen werden. Das Lernmodell ist beispielsweise ein mathematisches Polynom, welches durch die folgende Formel (1) ausgedrückt ist.
[Formel 1] d x = ∑ j = 1 L ∑ i = 1 N a i T i ,j + C 1 d y = ∑ j = 1 L ∑ i = 1 N b i T i ,j + C 2 d z = ∑ j = 1 L ∑ i = 1 N c i T i ,j + C 3

Figure DE112018008027T5_0001
Next is learning through the learning unit 12th described. The learning unit 12th generates a learning model for the value of the thermal displacement using the learning data received from the data collection unit 11 be received. The learning model is, for example, a mathematical polynomial expressed by the following formula (1).
[Formula 1] d x = ∑ j = 1 L. ∑ i = 1 N a i T i , j + C. 1 d y = ∑ j = 1 L. ∑ i = 1 N b i T i , j + C. 2 d z = ∑ j = 1 L. ∑ i = 1 N c i T i , j + C. 3
Figure DE112018008027T5_0001

In Formel (1) bezeichnet N die Anzahl von Temperatursensoren 29, L bezeichnet die Anzahl von Abtastpunkten in einem Lerndatum, und dx, dy und dz bezeichnen Werte des thermischen Versatzes in der X-, Y- und Z-Achsenrichtung. Zudem bezeichnet j die Zeit, die in Einheiten von Abtastpunkten diskretisiert ist und durch eine Zahl ausgedrückt ist, Ti,j bezeichnet Temperaturdaten eines i-ten Temperatursensors 29 zu der Zeit j, und ai, bi, ci, C1, C2, und C3 bezeichnen Modellparameter. i bezeichnet die Nummer des Temperatursensors 29 zum Identifizieren des Temperatursensors 29.In formula (1), N denotes the number of temperature sensors 29 , L denotes the number of sampling points in one learning data, and d x , d y and d z denote values of thermal displacement in the X, Y and Z axis directions. In addition, j denotes the time which is discretized in units of sampling points and is expressed by a number, T i, j denotes temperature data of an i-th temperature sensor 29 at time j, and a i , b i , c i , C 1 , C 2 , and C 3 denote model parameters. i denotes the number of the temperature sensor 29 to identify the temperature sensor 29 .

Die Lerneinheit 12 identifiziert die Modellparameter in obiger Formel (1) unter Verwendung der Lerndaten. Als Verfahren zum Identifizieren von Modellparametern kann ein bekanntes Identifikationsverfahren verwendet werden, beispielsweise ein Verfahren der kleinsten Abstandsquadrate. Die Lerneinheit 12 führt eine Gruppierung so durch, dass Daten mit dem gleichen Datenwert zum Bestimmen der Betriebsablaufseinheit in den Betriebsdaten in die gleiche Gruppe klassifiziert werden, und identifiziert Modellparameter für jede Gruppe unter Verwendung der zugeordneten Lerndaten, und hierdurch kann ein Lernmodell für jeden Inhalt des Betriebsablaufs konstruiert werden. Das Lernmodell ist nicht auf das mathematische Polynom gemäß oben beschriebener Formel (1) begrenzt und kann eine andere mathematische Formel sein.The learning unit 12th identifies the model parameters in the above formula (1) using the learning data. As a method for identifying model parameters, a known identification method such as a least square method can be used. The learning unit 12th performs grouping so that data having the same data for determining the operational unit in the operational data is classified into the same group, and identifies model parameters for each group using the associated learning data, and thereby a learning model for each content of the operational can be constructed . The learning model is not limited to the mathematical polynomial according to the above-described formula (1) and may be another mathematical formula.

Als weiteres Beispiel für das Lernverfahren existiert ein Verfahren, welches ein neuronales Netzes verwendet, welches eines der Verfahren des maschinellen Lernens ist. Wenn das neuronale Netz verwendet wird, ist es möglich, den Zusammenhang zwischen den Temperaturdaten und den Thermischer-Versatz-Daten mit einem einzigen Lernmodell auszudrücken, ohne den Inhalt des Betriebsablaufs zu berücksichtigen oder ein Lernmodell für jeden einzelnen Inhalt des Betriebsablaufs zu konstruieren. 7 ist ein Modelldiagramm des neuronalen Netzes. 7 zeigt eine Netzstruktur, welche eine Eingabeschicht, welche die Temperaturdaten als eine Eingabe empfängt, eine Ausgabeschicht, welche die Thermischer-Versatz-Daten ausgibt, und eine oder mehr Zwischenschichten, welche Signale von der Eingabeschicht zu der Ausgabeschicht propagieren, umfasst. Ein Eingabe-/Ausgabe-Zusammenhang von Knoten, die in der jeweiligen Schicht enthalten sind, wird durch die folgende Formel (2) ausgedrückt.
[Formel 2] y k = f ( ∑ m w m ,k x m ,k + b k )

Figure DE112018008027T5_0002
As another example of the learning method, there is a method using a neural network, which is one of the machine learning methods. When the neural network is used, it is possible to express the relationship between the temperature data and the thermal displacement data with a single learning model without considering the content of the operation or construct a learning model for each content of the operation. 7th Fig. 3 is a model diagram of the neural network. 7th Figure 12 shows a network structure comprising an input layer that receives the temperature data as an input, an output layer that outputs the thermal offset data, and one or more intermediate layers that propagate signals from the input layer to the output layer. An input / output relationship of nodes included in each layer is expressed by the following formula (2).
[Formula 2] y k = f ( ∑ m w m , k x m , k + b k )
Figure DE112018008027T5_0002

In Formel (2) bezeichnet xm,k ein Signal, welches von einem m-ten Knoten in einen k-ten Knoten eingegeben wird, und yk bezeichnet ein Signal, welches von dem k-ten Knoten ausgegeben wird. Zudem bezeichnet wm,k einen Gewichtungskoeffizienten des m-ten Knotens und des k-ten Knotens, bk bezeichnet den Bias des k-ten Knotens und f bezeichnet eine Aktivierungsfunktion. Für die Aktivierungsfunktion f kann beispielsweise eine Sigmoid-Funktion oder eine normalisierte lineare Funktion verwendet werden. Mit dem in 7 gezeigten neuronalen Netz kann der Zusammenhang zwischen den in den Lerndaten enthaltenen Temperaturdaten und dem Wert des thermischen Versatzes unter Verwendung eines Lernverfahrens, welches auf einem Backpropagationsverfahren basiert, gelernt werden. Obwohl vorliegend das Lernmodell beschrieben wurde, welches, wie in 7 gezeigt, ein mehrschichtiges neuronales Netz vom Typ Perzeptron verwendet, kann ein Convolutional Neural Network verwendet werden. Als weiteres Beispiel kann ein rekurrentes neuronales Netz verwendet werden.In formula (2), x m, k denotes a signal which is input from an m-th node to a k-th node, and y k denotes a signal, which is output from the k-th node. In addition, w m, k denotes a weighting coefficient of the m-th node and the k-th node, bk denotes the bias of the k-th node, and f denotes an activation function. For example, a sigmoid function or a normalized linear function can be used for the activation function f. With the in 7th In the neural network shown, the relationship between the temperature data contained in the learning data and the value of the thermal offset can be learned using a learning method which is based on a backpropagation method. Although the learning model was described here, which, as in 7th For example, if a multi-layer neural network of the perceptron type is used, a convolutional neural network can be used. As a further example, a recurrent neural network can be used.

Als Nächstes werden ein Lernprozess und ein Thermischer-Versatz-Korrekturprozess des numerischen Steuerungsgeräts 1 beschrieben. 8 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Lernverarbeitungsprozedur zeigt, welche durch das numerische Steuerungsgerät 1 durchgeführt wird. Die Datensammeleinheit 11 des numerischen Steuerungsgeräts 1 sammelt Temperaturdaten, Thermischer-Versatz-Daten und Betriebsdaten und erzeugt Lerndaten (Schritt S1). Insbesondere bezieht die Datensammeleinheit 11 die Temperaturdaten und die Thermischer-Versatz-Daten von der Werkzeugmaschine 2 und bezieht die Betriebsdaten von der Steuereinheit 13. Wie oben beschrieben ist, teilt die Datensammeleinheit 11 die jeweiligen Daten jeweils in Betriebsablaufseinheiten auf und erzeugt Lerndaten durch Neuabtastung der aufgeteilten Temperaturdaten und aufgeteilten Thermischer-Versatz-Daten.Next, there will be a learning process and a thermal offset correcting process of the numerical control device 1 described. 8th Fig. 13 is a flowchart showing an example of a learning processing procedure carried out by the numerical control device 1 is carried out. The data collection unit 11 of the numerical control device 1 collects temperature data, thermal offset data and operation data and generates learning data (step S1). In particular, the data collection unit relates 11 the temperature data and the thermal offset data from the machine tool 2 and obtains the operating data from the control unit 13th . As described above, the data collection unit divides 11 records the respective data in operational units, respectively, and generates learning data by resampling the divided temperature data and divided thermal offset data.

Die Lerneinheit 12 lernt den Zusammenhang zwischen den Temperaturdaten und den Thermischer-Versatz-Daten aus den Lerndaten, welche durch die Datensammeleinheit 11 erzeugt werden, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird (Schritt S2). Durch den obigen Prozess wird ein Lernmodell erzeugt, in welchem der Zusammenhang zwischen den Temperaturdaten und den Thermischer-Versatz-Daten erlernt ist. Durch Ausführen der obigen Lernoperation für diverse Betriebsabläufe konstruiert das numerische Steuerungsgerät 1 ein Lernmodell, in welchem der Zusammenhang zwischen den Temperaturdaten und den Thermischer-Versatz-Daten für diverse Betriebsabläufe erlernt ist.The learning unit 12th learns the relationship between the temperature data and the thermal offset data from the learning data transmitted by the data collection unit 11 can be generated, thereby generating a learning model (step S2). Through the above process, a learning model in which the relationship between the temperature data and the thermal offset data is learned is generated. By performing the above learning operation for various operations, the numerical control apparatus constructs 1 a learning model in which the relationship between the temperature data and the thermal offset data is learned for various operational processes.

Als Nächstes wird der Thermischer-Versatz-Korrekturprozess beschrieben. 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Abschätzverarbeitungsprozedur für einen Wert eines thermischen Versatzes zeigt, welche durch das numerische Steuerungsgerät 1 durchgeführt wird. Die Datenauswahleinheit 14 des numerischen Steuerungsgeräts 1 bezieht Temperaturdaten und Betriebsdaten und erzeugt Abschätzdaten (Schritt S11). Insbesondere bezieht die Datenauswahleinheit 14 die Temperaturdaten von der Werkzeugmaschine 2 und bezieht die Betriebsdaten von der Steuereinheit 13. Gleich der Datensammeleinheit 11 bestimmt die Datenauswahleinheit 14 dann die Zeitdauer der Abschnittsdaten, welche die zweite Zeitdauer ist, basierend auf den Betriebsdaten. Als Aufteilungspunkt wird bei der Bestimmung der zweiten Zeitdauer ein Zeitpunkt verwendet, an welchem sich der Betriebszustand von wenigstens einem Maschinenelement der in der Werkzeugmaschine 2 enthaltenen Maschinenelemente ändert. Die Datenauswahleinheit 14 teilt die Betriebsdaten und die Temperaturdaten in Betriebsablaufseinheiten auf, führt eine Neuabtastung der aufgeteilten Temperaturdaten durch und gibt als Abschätzdaten die neu abgetasteten Daten und die aufgeteilten Betriebsdaten an die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 aus. D. h., die Datenauswahleinheit 14 führt eine Neuabtastung der Temperaturdaten so durch, dass die Anzahl der Abtastpunkte in den Daten, welche die Abschnittsdaten bilden, unter den Abschätzdaten gleich ist, wodurch die Abschätzdaten erzeugt werden.Next, the thermal offset correcting process will be described. 9 Fig. 13 is a flowchart showing an example of an estimation processing procedure for a value of a thermal offset performed by the numerical control apparatus 1 is carried out. The data selection unit 14th of the numerical control device 1 obtains temperature data and operation data and generates estimation data (step S11). In particular, the data selection unit relates 14th the temperature data from the machine tool 2 and obtains the operating data from the control unit 13th . Same as the data collection unit 11 determines the data selection unit 14th then the period of the section data, which is the second period, based on the operation data. When determining the second time period, a point in time at which the operating state of at least one machine element in the machine tool changes is used as the division point 2 included machine elements changes. The data selection unit 14th divides the operation data and the temperature data into operation units, resamples the divided temperature data, and outputs the newly sampled data and the divided operation data to the thermal offset estimation unit as estimation data 15th out. That is, the data selection unit 14th re-samples the temperature data so that the number of sampling points in the data constituting the section data is the same among the estimation data, thereby generating the estimation data.

Die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 schätzt einen Wert des thermischen Versatzes unter Verwendung der Abschätzdaten und des Lernmodells ab (Schritt S12). Das Lernmodell wird von der Lerneinheit 12 in die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 eingegeben. Die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 gibt den abgeschätzten Wert des thermischen Versatzes an die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 aus. Die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 führt an dem berechneten Wert des thermischen Versatzes einen Prozess durch, welcher umgekehrt zu der Neuabtastung ist, welche von der Datenauswahleinheit 14 durchgeführt wird, und hierdurch wird eine Ausgabeperiode des Wertes des thermischen Versatzes in der Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 mit einer Temperaturdetektionsperiode der Temperatursensoren 29 synchronisiert. Vorliegend wird angenommen, dass die Temperaturdetektionsperiode der Temperatursensoren 29 und die Ausgabeperiode des Steuerbefehls gleich sind und dass die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 den zu der Neuabtastung umgekehrten Prozess durchführt, damit die Ausgabeperiode des Werts des thermischen Versatzes mit der Ausgabeperiode des Steuerbefehls synchron ist.The thermal displacement estimator 15th estimates a value of the thermal displacement using the estimation data and the learning model (step S12). The learning model is based on the learning unit 12th into the thermal displacement estimating unit 15th entered. The thermal displacement estimator 15th gives the estimated value of the thermal offset to the thermal offset correction unit 16 out. The thermal displacement estimator 15th performs a process on the calculated value of the thermal offset which is inverse to the resampling given by the data selection unit 14th is performed, and this becomes an output period of the value of the thermal displacement in the thermal displacement estimating unit 15th with a temperature detection period of the temperature sensors 29 synchronized. It is assumed here that the temperature detection period of the temperature sensors 29 and the output period of the control command are the same and that the thermal offset estimating unit 15th performs the reverse process of the resampling so that the output period of the value of the thermal offset is synchronous with the output period of the control command.

Als Nächstes addiert die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 zu dem Steuerbefehl einen Korrekturwert, welcher den Wert des thermischen Versatzes ausgleicht (Schritt S13). Insbesondere addiert die Thermischer-Versatz-Korrektureinheit 16 einen Korrekturwert, welcher den Wert des thermischen Versatzes ausgleicht, zu dem Steuerbefehl, welcher von der Steuereinheit 13 empfangen wird, und gibt an die Werkzeugmaschine 2 als Betriebsablaufsbefehl ein Ergebnis aus, welches durch Addition des Korrekturwerts erhalten wird. Durch den obigen Prozess kann das numerische Steuerungsgerät 1 einen Prozess des Korrigierens des Steuerbefehls um den Wert des thermischen Versatzes durchführen. Daher kann das numerische Steuerungsgerät 1 den Maschinenbearbeitungsfehler reduzieren, welcher durch den thermischen Versatz verursacht wird.Next, the thermal offset correction unit adds 16 a correction value for the control command which compensates for the value of the thermal offset (step S13). In particular, the thermal offset correction unit adds 16 a correction value, which compensates for the value of the thermal offset, to the control command issued by the control unit 13th Will be received, and gives to the machine tool 2 as an operation command, a result obtained by adding the correction value. Through the above process, the numerical control device 1 perform a process of correcting the control command for the value of the thermal offset. Therefore, the numerical control device 1 reduce the machining error caused by the thermal offset.

Wie oben beschrieben ist, erzeugt in dem numerischen Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Datensammeleinheit 11 die Lerndaten, indem die Temperaturdaten und die Thermischer-Versatz-Daten in Betriebsablaufseinheiten aufgeteilt werden, und die Lerneinheit 12 lernt den Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem thermischen Versatz aus den Lerndaten. Ferner erzeugt in dem numerischen Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Datenauswahleinheit 14 die Abschätzdaten, indem die Temperaturdaten in Betriebsablaufseinheiten aufgeteilt werden, und die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit 15 schätzt den Wert des thermischen Versatzes unter Verwendung der Abschätzdaten und des Lernmodells ab. Daher ist es möglich, ein hochgenaues Lernmodell zu erzeugen, welches für den Inhalt des Betriebsablaufs in Betriebsablaufseinheiten geeignet ist. D. h., das numerische Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann den Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Wert des thermischen Versatzes genau lernen und hierdurch kann der Wert des thermischen Versatzes genau abgeschätzt werden. Daher kann das numerische Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Genauigkeit des Schätzens des Werts des thermischen Versatzes im Vergleich zu einem Beispiel verbessern, in welchem ein Lernmodell unter Verwendung von Daten erzeugt wird, welche in Einheiten eines bestimmten Zeitabschnitts vorliegen, ohne dass der Inhalt des Betriebsablaufs berücksichtigt wurde. Daher kann das numerische Steuerungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Steuerbefehl unter Verwendung eines mit hoher Abschätzgenauigkeit abgeschätzten Werts des Werts des thermischen Versatzes korrigieren, sodass der Maschinenbearbeitungsfehler reduziert werden kann.As described above, generated in the numerical control apparatus 1 according to the present embodiment, the data collection unit 11 the learning data by dividing the temperature data and the thermal offset data into operational units, and the learning unit 12th learns the relationship between the temperature and the thermal offset from the learning data. Also generated in the numerical control device 1 according to the present embodiment, the data selection unit 14th the estimation data by dividing the temperature data into operation units; and the thermal offset estimation unit 15th estimates the value of the thermal displacement using the estimation data and the learning model. Therefore, it is possible to generate a highly accurate learning model which is suitable for the content of the operation in operation units. That is, the numerical control device 1 According to the present embodiment, the relationship between the temperature and the value of the thermal displacement can be accurately learned, and thereby the value of the thermal displacement can be accurately estimated. Therefore, the numerical control device 1 According to the present embodiment, improve the accuracy of estimating the value of the thermal displacement as compared with an example in which a learning model is generated using data which is in units of a certain period of time without considering the content of the operation. Therefore, the numerical control device 1 According to the present embodiment, correct the control command using a highly estimated value of the thermal displacement value, so that the machining error can be reduced.

In der vorliegenden Ausführungsform wurde die Werkzeugmaschine 2 beschrieben, welche eine Konfiguration hat, bei der ein Werkstück durch das Drehen eines Werkzeugs geschnitten wird, jedoch ist ein Maschinenbearbeitungswerkzeug, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, darauf nicht begrenzt. Beispielsweise kann die Wirkung, die der der vorliegenden Ausführungsform gleich ist, durch eine Werkzeugmaschine erreicht werden, welche eine Konfiguration hat, bei der ein Werkzeug feststehend ist und ein Werkstück gedreht wird, wie beispielsweise eine Drehmaschine.In the present embodiment, the machine tool 2 which has a configuration in which a workpiece is cut by turning a tool, however, a machining tool to which the present invention can be applied is not limited thereto. For example, the effect similar to that of the present embodiment can be achieved by a machine tool having a configuration in which a tool is fixed and a workpiece is rotated, such as a lathe.

Zudem wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem Wert des thermischen Versatzes gelernt und der Wert des thermischen Versatzes wird unter Verwendung der detektierten Temperatur und des Lernmodells abgeschätzt. Ohne darauf begrenzt zu sein, kann ein Zusammenhang zwischen dem Wert des thermischen Versatzes und einer Position und/oder einer Umdrehungsgeschwindigkeit einer jeweiligen Antriebsachse zusätzlich zu der Temperatur gelernt werden und der Wert des thermischen Versatzes kann unter Verwendung der Temperatur, der Position und/oder der Umdrehungsgeschwindigkeit der jeweiligen Antriebsachse und dem Lernmodell abgeschätzt werden.In addition, in the present embodiment, the relationship between the temperature and the value of the thermal displacement is learned, and the value of the thermal displacement is estimated using the detected temperature and the learning model. Without being limited thereto, a relationship between the value of the thermal offset and a position and / or a rotational speed of a respective drive axis in addition to the temperature can be learned and the value of the thermal offset can be learned using the temperature, the position and / or the The speed of rotation of the respective drive axis and the learning model can be estimated.

In der obigen Beschreibung wurde ein Beispiel beschrieben, bei welchem die Temperatursensoren 29 und der Versatzsensor 30 Komponenten der Werkzeugmaschine 2 sind, jedoch können die Temperatursensoren 29 und der Versatzsensor 30 wenigstens teilweise Sensoren sein, welche später an der Werkzeugmaschine 2 bereitgestellt werden, anstatt Komponenten der Werksmaschine 2 zu sein.In the above description, an example has been described in which the temperature sensors 29 and the displacement sensor 30th Machine tool components 2 are, however, the temperature sensors 29 and the displacement sensor 30th be at least partially sensors, which later on the machine tool 2 instead of components of the factory machine 2 to be.

In der obigen Beschreibung erzeugt zudem das numerische Steuerungsgerät 1 das Lernmodell, jedoch können die Datensammeleinheit 11 und die Lerneinheit 12 in einem Lerngerät enthalten sein, welches von dem numerischen Steuerungsgerät 1 separat ist. In einem solchen Fall empfängt das Lerngerät die Betriebsdaten von dem numerischen Steuerungsgerät 1 und empfängt die Temperaturdaten und die Thermischer-Versatz-Daten von der Werkzeugmaschine 2. Die Datensammeleinheit 11 und die Lerneinheit 12 des Lerngeräts führen Operationen durch, welche denen des oben beschriebenen Beispiels gleich sind. Das Lerngerät gibt das durch die Lerneinheit 12 erzeugte Lernmodell an das numerische Steuerungsgerät 1 aus. Alternativ kann die Lerneinheit 12 in einem Lerngerät enthalten sein, welches von dem numerischen Steuerungsgerät 1 separat ist. In einem solchen Fall werden die Betriebsdaten und die Lerndaten in das Lerngerät von dem numerischen Steuerungsgerät 1 eingegeben und das Lerngerät gibt das Lernmodell an das numerische Steuerungsgerät 1 aus.In the above description, the numerical control apparatus also generates 1 the learning model, however, can use the data collection unit 11 and the learning unit 12th be included in a learning device, which of the numerical control device 1 is separate. In such a case, the learning device receives the operational data from the numerical control device 1 and receives the temperature data and the thermal offset data from the machine tool 2 . The data collection unit 11 and the learning unit 12th of the learning device perform operations similar to those of the example described above. The learning device gives this through the learning unit 12th generated learning model to the numerical control device 1 out. Alternatively, the learning unit 12th be included in a learning device, which of the numerical control device 1 is separate. In such a case, the operation data and the learning data are entered into the learning device from the numerical control device 1 entered and the learning device gives the learning model to the numerical control device 1 out.

Die in der obigen Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele des Inhalts der vorliegenden Erfindung und können mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden und Teile davon können weggelassen oder modifiziert werden, ohne den Geist der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The configurations described in the above embodiment are mere examples of the gist of the present invention and can be combined with other known technologies, and parts thereof can be omitted or modified without departing from the spirit of the present invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
numerisches Steuerungsgerät;numerical control device;
22
Werkzeugmaschine;Machine tool;
33
Maschinenbearbeitungsprogramm;Machining program;
1111
Datensammeleinheit;Data collection unit;
1212th
Lerneinheit;Learning unit;
1313th
Steuereinheit;Control unit;
1414th
Datenauswahleinheit;Data selection unit;
1515th
Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit;Thermal displacement estimating unit;
1616
Thermischer-Versatz-Korrektureinheit;Thermal offset correction unit;
2121
Spindelachse;Spindle axis;
22-122-1
bis 22-3 Vorschubachse;to 22-3 Feed axis;
2323
Maschinenelement;Machine element;
2424
Spindelmotor;Spindle motor;
25-125-1
bis 25-3 Vorschubachsenmechanismus;to 25-3 Feed axis mechanism;
26-126-1
bis 26-3 Vorschubachsenmotor;to 26-3 Feed axis motor;
2727
Kühlmittelgerät;Coolant device;
2828
Kühlgerät;Cooling device;
2929
Temperatursensor;Temperature sensor;
3030th
Versatzsensor.Offset sensor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • JP 2018111145 [0007]JP 2018111145 [0007]

Claims (11)

Numerisches Steuerungsgerät, welches eine Werkzeugmaschine steuert, wobei das Gerät umfasst: eine Datenerzeugungseinheit, welche eine erste Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine verwendet werden, basierend auf Betriebsdaten, welche einen Inhalt eines Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine angeben, bestimmt und welche basierend auf der bestimmten ersten Zeitdauer die Lerndaten, welche eine Temperatur der Werkzeugmaschine angebende Temperaturdaten, einen Versatz der Werkzeugmaschine angebende Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen, erzeugt; und eine Lerneinheit, welche den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine unter Verwendung der Lerndaten lernt, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird.A numerical control device that controls a machine tool, the device comprising: a data generation unit that determines a first time period which is a time period of learning data used for learning a relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool, based on operation data indicating a content of an operation of the machine tool and which, based on the determined first period of time, generates the learning data including temperature data indicating temperature of the machine tool, offset data indicating displacement of the machine tool, and the operating data; and a learning unit that learns the relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool using the learning data, thereby generating a learning model. Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, umfassend: eine Datenauswahleinheit, welche eine zweite Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Abschätzdaten ist, welche zum Abschätzen eines thermischen Versatzes verwendet werden, basierend auf den Betriebsdaten bestimmt und welche basierend auf der bestimmten zweiten Zeitdauer die Abschätzdaten, welche die Temperaturdaten und die Betriebsdaten umfassen, erzeugt; eine Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit, welche einen Wert eines in der Werkzeugmaschine erzeugten thermischen Versatzes unter Verwendung des durch die Lerneinheit erzeugten Lernmodells und der Abschätzdaten abschätzt; und eine Thermischer-Versatz-Korrektureinheit, welche einen Steuerbefehl an die Werkzeugmaschine mit einem Korrekturwert korrigiert, welcher aus dem durch die Thermischer-Versatz-Abschätzeinheit abgeschätzten Wert des thermischen Versatzes berechnet wird.Numerical control device according to Claim 1 comprising: a data selection unit which determines a second period of time which is a period of estimation data used for estimating a thermal displacement based on the operating data and which, based on the determined second period of time, determines the estimation data including the temperature data and the operating data , generated; a thermal displacement estimating unit that estimates a value of a thermal displacement generated in the machine tool using the learning model generated by the learning unit and the estimation data; and a thermal offset correction unit that corrects a control command to the machine tool with a correction value calculated from the thermal offset value estimated by the thermal offset estimation unit. Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 2, wobei bei dem Bestimmen der zweiten Zeitdauer als Aufteilungspunkt ein Zeitpunkt verwendet wird, an welchem sich ein Betriebszustand von mindestens einem Maschinenelement von in der Werkzeugmaschine enthaltenen Maschinenelementen ändert.Numerical control device according to Claim 2 , wherein when determining the second period of time a point in time is used as the point of division at which an operating state of at least one machine element of machine elements contained in the machine tool changes. Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Datenauswahleinheit zum Erzeugen der Abschätzdaten eine Neuabtastung der Temperaturdaten so durchführt, dass eine Anzahl von Abtastpunkten in Daten, welche die Abschätzdaten bilden, unter den Abschätzdaten gleich ist.Numerical control device according to Claim 2 or 3 wherein the data selection unit for generating the estimation data performs resampling of the temperature data so that a number of sampling points in data constituting the estimation data is equal among the estimation data. Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei dem Bestimmen der ersten Zeitdauer als Aufteilungspunkt ein Zeitpunkt verwendet wird, an welchem sich ein Betriebszustand von mindestens einem Maschinenelement von in der Werkzeugmaschine enthaltenen Maschinenelementen ändert.Numerical control device according to one of the Claims 1 to 4th wherein, when determining the first time period, a point in time is used as the division point at which an operating state of at least one machine element of machine elements contained in the machine tool changes. Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Datenerzeugungseinheit zum Erzeugen der Lerndaten eine Neuabtastung der Temperaturdaten und der Versatzdaten so durchführt, dass eine Anzahl von Abtastpunkten in Daten, welche die Lerndaten bilden, unter den Lerndaten gleich ist.Numerical control device according to one of the Claims 1 to 3 wherein the data generating unit for generating the learning data performs resampling of the temperature data and the offset data so that a number of sampling points in data constituting the learning data is equal among the learning data. Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: eine Steuereinheit, welche einen Steuerbefehl zum Steuern der Werkzeugmaschine erzeugt, wobei die Betriebsdaten den Steuerbefehl, ein Analyseergebnis, welches ein Ergebnis des Analysierens eines Maschinenbearbeitungsprogramms ist, und Betriebszustandsdaten, welche ein Detektionsergebnis eines Betriebszustands der Werkzeugmaschine angeben, umfassen.Numerical control device according to one of the Claims 1 to 6th comprising: a control unit that generates a control command for controlling the machine tool, the operating data including the control command, an analysis result which is a result of analyzing a machine processing program, and operating state data which indicates a detection result of an operating state of the machine tool. Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei die Betriebszustandsdaten eine Position und/oder eine Geschwindigkeit und/oder einen Strom eines in der Werkzeugmaschine enthaltenen Motors umfassen.Numerical control device according to Claim 7 , wherein the operating status data include a position and / or a speed and / or a current of a motor contained in the machine tool. Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Analyseergebnis eine Information umfasst, welche einen Umdrehungsanzahlbefehl an eine Spindelachse und/oder einen Positionsbefehl an eine Vorschubachse und/oder einen Geschwindigkeitsbefehl an die Vorschubachse und/oder eine Werkzeugnummer und/oder einen Kühlmitteleinspritzbefehl und/oder einen Kühlmittelstoppbefehl angibt.Numerical control device according to Claim 7 or 8th , wherein the analysis result includes information that specifies a number of revolutions command to a spindle axis and / or a position command to a feed axis and / or a speed command to the feed axis and / or a tool number and / or a coolant injection command and / or a coolant stop command. Lerngerät, umfassend: eine Datenerzeugungseinheit, welche eine erste Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur einer Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine verwendet werden, basierend auf Betriebsdaten, welche einen Inhalt eines Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine angeben, bestimmt und welche basierend auf der bestimmten ersten Zeitdauer die Lerndaten, welche eine Temperatur der Werkzeugmaschine angebende Temperaturdaten, einen Versatz der Werkzeugmaschine angebende Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen, erzeugt; und eine Lerneinheit, welche den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine unter Verwendung der Lerndaten lernt, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird.A learning apparatus comprising: a data generation unit that has a first period of time that is a period of learning data used for learning a relationship between a temperature of a machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool can be used based on operating data which indicate a content of an operating sequence of the machine tool and which based on the determined first period of time the learning data, temperature data indicating a temperature of the machine tool, offset data indicating an offset of the machine tool and comprising operational data, generated; and a learning unit that learns the relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool using the learning data, thereby generating a learning model. Lernverfahren, welches durch ein numerisches Steuerungsgerät durchgeführt wird, welches eine Werkzeugmaschine steuert, wobei das Verfahren umfasst: einen Datenerzeugungsschritt des Bestimmens einer ersten Zeitdauer, welche eine Zeitdauer von Lerndaten ist, welche zum Lernen eines Zusammenhangs zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine verwendet werden, basierend auf Betriebsdaten, welche einen Inhalt eines Betriebsablaufs der Werkzeugmaschine angeben, und des Erzeugens, basierend auf der ersten Zeitdauer, der Lerndaten, welche eine Temperatur der Werkzeugmaschine angebende Temperaturdaten, einen Versatz der Werkzeugmaschine angebende Versatzdaten und die Betriebsdaten umfassen; und ein Lernschritt des Lernens des Zusammenhangs zwischen einer Temperatur der Werkzeugmaschine und einem Wert des thermischen Versatzes der Werkzeugmaschine unter Verwendung der Lerndaten, wodurch ein Lernmodell erzeugt wird.A learning method performed by a numerical control device controlling a machine tool, the method comprising: a data generating step of determining a first time period which is a time period of learning data used for learning a relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool, based on operation data indicating a content of an operation of the machine tool, and generating, based on the first period of time, the learning data including temperature data indicating temperature of the machine tool, offset data indicating displacement of the machine tool, and the operating data; and a learning step of learning the relationship between a temperature of the machine tool and a value of the thermal displacement of the machine tool using the learning data, thereby generating a learning model.
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