DE112020000654T5

DE112020000654T5 - Industriemaschine, Vorrichtung für Schätzung einer Größe sowie Verfahren für Schätzung einer Größe

Info

Publication number: DE112020000654T5
Application number: DE112020000654.9T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Bandoh; Mohammad Munzir
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-12-09
Also published as: WO2020203817A1; JP2020163547A; CN113518689B; CN113518689A; KR20210118177A; KR102629252B1; JP7184697B2

Abstract

Eine Einheit für Erfassung eines Messwertes erfasst einen Messwert einer Größe eines Werkstücks von einer Messeinrichtung. Eine Einheit für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes bestimmt ein Soll-Schleifmaß einer Schleifscheibe. Ein Schätz-Modell ist ein Modell, das einen Schätzwert der Größe des Werkstücks über Eingabe des Messwertes der Größe und des Soll-Schleifmaßes ausgibt, die auf Basis einer Beziehung zwischen dem durch die Messeinrichtung ermittelten Messwert, dem Soll-Schleifmaß und Rauschen erzeugt werden. Eine Einheit für Schätzung einer Größe gibt den Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß in das Schätz-Modell ein, um einen Schätzwert der Größe zu ermitteln, für den der Einfluss von Schleifen mit der Schleifscheibe beseitigt worden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Industriemaschine, eine Vorrichtung für Schätzung einer Größe sowie ein Verfahren für Schätzung einer Größe. Es wird Priorität der am 29. März 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-068540 beansprucht, deren Inhalt hier durch Verweis einbezogen wird.
Technischer Hintergrund
Patentdokument 1 offenbart eine Methode, mit der die Rundheit eines Werkstücks gemessen wird ohne das Werkstück aus einer Schleifmaschine zu entnehmen. Gemäß der in Patentdokument 1 beschriebenen Methode kommt ein Dreipunktkontakt-Messinstrument mit einer Umfangsfläche des Werkstücks in Kontakt und bewegt sich daran entlang, um die Rundheit des Werkstücks auf Basis eines Messwertes, des Drehwinkels des Werkstücks und der Positionen einer Drehachse des Werkstücks sowie des Dreipunktkontakt-Messinstrumentes zu bestimmen.
Liste der Anführungen
Patentdokumente
Patentdokument 1
Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichungs-Nr. 2001-66132
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn die Schleifmaschine das Werkstück schleift, wird das Werkstück gebogen, wenn es an eine Schleifscheibe gedrückt wird. Darüber hinaus enthält der Messwert des Dreipunktkontakt-Messinstruments bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Verfahren einen Fehler, da der Einfluss einer Störung durch die Bewegung der Schleifscheibe oder ein Kühlmittel beim Schleifen groß ist. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Industriemaschine, eine Vorrichtung für Schätzung einer Größe sowie ein Verfahren für Schätzung einer Größe zu schaffen, mit denen der Einfluss des Schleifens durch eine Schleifscheibe beim Schleifen eines Werkstücks aufgehoben werden kann und die Größe des Werkstücks geschätzt werden kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Schleifmaschine eine Schleifscheibe, die eine Scheibenform hat und so ausgeführt ist, dass sie mit einem Werkstück in Kontakt kommt und das Werkstück schleift, ein Stellglied, das zum Bewegen der Schleifscheibe in einer Schleifrichtung ausgeführt ist, eine Messeinrichtung, die zum Messen einer Größe des Werkstücks ausgeführt ist, sowie eine Regelungseinrichtung, die zum Regeln des Stellgliedes ausgeführt ist. Die Regelungseinrichtung schließt eine Einheit für Erfassung eines Messwertes, die zum Erfassen eines Messwertes der Größe von der Messeinrichtung ausgeführt ist, eine Einheit für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes, die zum Bestimmen eines Soll-Schleifmaßes der Schleifscheibe ausgeführt ist, ein Schätz-Modell, das so ausgeführt ist, dass es einen Schätzwert der Größe des Werkstücks ausgibt, wenn der Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß eingegeben werden, die auf Basis einer Beziehung zwischen dem Messwert von der Messeinrichtung, dem Soll-Schleifmaß und Rauschen erzeugt werden, sowie eine Einheit für Schätzung von Größe ein, die so ausgeführt ist, dass sie den Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß in das Schätz-Modell eingibt, um den Schätzwert der Größe zu ermitteln, bei dem ein Einfluss von Schleifen mit der Schleifscheibe beseitigt worden ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß wenigstens einem der oben aufgeführten Aspekte kann der Einfluss von Schleifen mit der Schleifscheibe beseitigt werden und kann die Größe des Werkstücks geschätzt werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Schleifmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht der Schleifmaschine, die die Positionsbeziehung zwischen einer Schleifscheibe, einem Werkstück und einer Größen-Messeinrichtung darstellt.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das Funktion der Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Schema, das ein Beispiel des Ergebnisses von Messung einer Rundheit durch die Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Aufbau der Schleifmaschine
1 ist eine Draufsicht, die einen Aufbau einer Schleifmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Die Schleifmaschine ist ein Beispiel für eine Industriemaschine. Eine Schleifmaschine 100 schließt einen Sockel 110, eine Aufnahmeeinrichtung 120, einen Schleifscheiben-Träger 130, eine Größen-Messeinrichtung 140, eine Regelungseinrichtung 150 sowie eine Anzeigeeinrichtung 160 ein. Der Sockel 110 ist auf einem Boden in einer Fabrik installiert. Die Aufnahmeeinrichtung 120 und der Schleifscheiben-Träger 130 sind an einer Oberseite des Sockels 110 vorhanden. Die Aufnahmeeinrichtung 120 nimmt beide Enden eines Werkstücks W auf und dreht das Werkstück W um eine Spindel herum. Der Schleifscheiben-Träger 130 trägt eine Schleifscheibe 131, die das von der Aufnahmeeinrichtung 120 aufgenommene Werkstück W bearbeitet. Im Folgenden wird eine Richtung im rechten Winkel zu der Spindel an der Oberseite des Sockels 110 als eine X-Richtung bezeichnet, wird eine Richtung, in der sich die Spindel erstreckt, als eine Y-Richtung bezeichnet, und wird eine Richtung im rechten Winkel zu der Oberseite des Sockels 110 als eine Z-Richtung bezeichnet. Das heißt, in der folgenden Beschreibung wird die Positionsbeziehung der Schleifmaschine 100 unter Bezugnahme auf ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse beschrieben. Darüber hinaus wird die Spindel der Schleifmaschine 100 im Folgenden auch als eine C-Achse bezeichnet.
In der ersten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Schleifmaschine 100 das Werkstück W schleift, um eine Kurbelwelle auszubilden. Die Kurbelwelle enthält einen Lagerzapfen W1, einen Kurbelzapfen W2 und einen Kurbelarm W3. Der Lagerzapfen W1 ist eine Welle, die von einem Lager eines Motors getragen wird. Eine Achse des Lagerzapfens W1 fällt beim Bearbeiten mit der Schleifmaschine 100 mit der Spindel zusammen. Der Kurbelzapfen W2 ist ein Abschnitt mit einer kreisrunden Querschnittsform, der mit einer Pleuelstange eines Kolbens verbunden wird. Der Kurbelzapfen W2 hat eine Achse an einer Position, die von der Achse des Lagerzapfens W1 entfernt ist, so dass sich der Kolben aufgrund der Drehung der Kurbelwelle hin- und herbewegt. Der Kurbelarm W3 verbindet den Lagerzapfen W1 und den Kurbelzapfen W2.
Der Sockel 110 enthält eine Führungs-Einheit 111 der Y-Achse, die den Schleifscheiben-Träger 130 in einer Y-Achsen-Richtung verschiebbar trägt, sowie ein Y-Achsen-Stellglied 112, das den Schleifscheiben-Träger 130 in der Y-Achsen-Richtung an der Führungs-Einheit 111 der Y-Achse entlang bewegt. Das Y-Achsen-Stellglied 112 kann durch einen Linearmotor gebildet werden, oder kann durch eine Kombination aus einer Kugelumlaufspindel und einem rotierenden Motor gebildet werden.
Die Aufnahmeeinrichtung 120 enthält einen Spindelstock 121, der ein Ende des Werkstücks W trägt, das im Wesentlichen zylindrisch geformt ist, sowie einen Reitstock 122, der das andere Ende trägt. Der Spindelstock 121 schließt einen rotierenden Motor 123, der das Werkstück W um die Achse herum dreht, sowie einen Spindel-Sensor 124 ein, der den Drehwinkel des rotierenden Motors 123 misst.
Der Schleifscheiben-Träger 130 schließt die Schleifscheibe 131, eine Führungs-Einheit 132 der X-Achse, ein X-Achsen-Stellglied 133, einen Verschiebungs-Sensor 134, einen rotierenden Motor 135 sowie einen Drehwinkel-Sensor 136 ein.
Die Schleifscheibe 131 ist in einer Scheibenform ausgebildet und wird durch den rotierenden Motor 135 um eine Mittelachse herum gedreht. Die Schleifscheibe 131 ist so eingerichtet, dass die Mittelachse parallel zu der Y-Achse ist. Eine Vielzahl von Anbringungslöchern zum Anbringen eines Korrekturgewichtes sind in gleichen Abständen an dem gleichen Umfang in einer Oberfläche der Schleifscheibe 131 vorhanden.
Die Führungs-Einheit 132 der X-Achse trägt den Schleifscheiben-Träger 130 so, dass er in Bezug auf den Sockel 110 in einer X-Achsen-Richtung verschoben werden kann.
Das X-Achsen-Stellglied 133 bewegt die Schleifscheibe in der X-Achsen-Richtung entlang der Führungs-Einheit 132 der X-Achse. Die X-Achsen-Richtung ist eine Schleifrichtung der Schleifscheibe 131. Das X-Achsen-Stellglied 133 kann durch einen Linearmotor gebildet werden, oder kann durch eine Kombination aus einer Kugelumlaufspindel und einem rotierenden Motor gebildet werden.
Der Verschiebungs-Sensor 134 misst die Verschiebung des Schleifscheiben-Trägers 130 in Bezug auf den Sockel 110 in der X-Achsen-Richtung. Der Verschiebungs-Sensor 134 besteht beispielsweise aus einem Codelineal (linear encoder).
Der rotierende Motor 135 dreht die Schleifscheibe 131 um die Mittelachse herum.
Der Drehwinkel-Sensor 136 misst den Drehwinkel der Schleifscheibe 131. Der Drehwinkel-Sensor 136 wird beispielsweise durch einen Drehgeber gebildet.
Das heißt, bei der Schleifmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird das Werkstück W zwischen dem Spindelstock 121 und dem Reitstock 122 der Aufnahmeeinrichtung 120 aufgenommen und wird eine Außenumfangsfläche des Werkstücks W mit der Schleifscheibe 131 geschliffen.
2 ist eine Querschnittsansicht der Schleifmaschine, die die Positionsbeziehung zwischen der Schleifscheibe, dem Werkstück und einer Größen-Messeinrichtung darstellt. Die Größen-Messeinrichtung 140 ist an dem Schleifscheiben-Träger 130 vorhanden und misst die Größe des Werkstücks W, während sie mit der Außenumfangsfläche des Werkstücks W in Kontakt ist. Die Größen-Messeinrichtung 140 gemäß der ersten Ausführungsform misst die Größe des Werkstücks W an der gleichen Umfangsfläche wie der des Schleifpunktes der Schleifscheibe 131.
Die Größen-Messeinrichtung 140 schließt einen Mess-Körper 141, einen ersten Arm 142, einen zweiten Arm 143 und einen Fuß 144 ein. Der Mess-Körper 141 ist eine Zwischen-Messeinrichtung, die einen V-förmigen Block, der einen vertieften Abschnitt einschließt, der an zwei Punkten in Innenkontakt mit der Umfangsfläche des Werkstücks W ist, sowie einen Messabschnitt enthält, der in der Mitte des vertieften Abschnitts des V-förmigen Blocks vorhanden ist. Ein erstes Ende des ersten Arms 142 ist an dem Mess-Körper 141 befestigt. Ein zweites Ende des ersten Arms 142 an einem ersten Ende des zweiten Arms 143 drehbar gelagert. Ein zweites Ende des zweiten Arms 143 ist an dem Fuß 144 drehbar gelagert. Der Fuß 144 ist an dem Schleifscheiben-Träger 130 befestigt. Der erste Arm 142 und der zweite Arm 143 tragen den Mess-Körper 141 so, dass der Messabschnitt des Mess-Körpers 141 immer in Kontakt mit dem Abschnitt des Kurbelzapfens W2 des Werkstücks W ist. Da eine Mittelachse des Kurbelzapfens W2 von der Spindel der Schleifmaschine 100 entfernt ist, ändert sich die Kontaktposition des Messabschnitts, wenn sich das Werkstück W dreht, von der gleichen Phase (z.B. die Position von 35°) auf einem Querschnitts-Kreis des Kurbelzapfens W2 um ungefähr ± 10°.
Konfiguration der Regelungseinrichtung
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Regelungseinrichtung 150 regelt das Y-Achsen-Stellglied 112, den rotierenden Motor 123, das X-Achsen-Stellglied 133 und den rotierenden Motor 135. Die Regelungseinrichtung 150 schließt einen Prozessor 151, einen Hauptspeicher 153, einen Speicher 155 sowie eine Schnittstelle 157 ein. Der Prozessor 151 liest ein Programm aus dem Speicher 155, lädt das Programm in den Hauptspeicher 153 und führt den oben beschriebenen Prozess entsprechend dem Programm aus. Darüber hinaus reserviert der Prozessor 151 einen Speicherbereich, der jeder oben beschriebenen Speicher-Einheit entspricht, in dem Hauptspeicher 153 entsprechend dem Programm. Das Programm kann einen Teil von Funktionen realisieren, die die Regelungseinrichtung 150 aufweist. Beispielsweise kann das Programm Funktionen in Kombination mit einem anderen, bereits in dem Speicher 155 gespeicherten Programm oder in Kombination mit einem anderen, in einer anderen Vorrichtung installierten Programm aufweisen. Dabei kann die Regelungseinrichtung 150 in einer anderen Ausführungsform zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration oder anstelle der oben beschriebenen Konfiguration eine kundenspezifische hochintegrierte Schaltung (large scale integrated circuit - LSI), wie beispielsweise einen programmierbaren Logikbaustein (programmable logic device - PLD), enthalten. Stellvertretende Beispiele für den PLD schließen eine programmierbare logische Anordnung (programmable array logic - PAL), eine allgemeine Gatterlogik (generic array logic - GAL), einen komplexen programmierbaren Logikbaustein (complex programmable logic device - CPLD) und eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (field programmable gate array - FPGA) ein. In diesem Fall können einige oder alle der durch den Prozessor 151 realisierten Funktionen durch die integrierte Schaltung realisiert werden.
Stellvertretende Beispiele für den Speicher 155 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein sog. Solid-State-Drive (SSD), eine magnetische Platte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), eine DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), einen Halbleiter-Speicher und dergleichen ein. Der Speicher 155 kann ein internes Medium, das direkt mit einem Bus der Regelungseinrichtung 150 verbunden ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 157 oder eine Datenübertragungsleitung mit der Regelungseinrichtung 150 verbunden ist. Darüber hinaus kann, wenn das Programm über die Datenübertragungsleitung an die Regelungseinrichtung 150 ausgegeben wird, die Regelungseinrichtung 150, die die Ausgabe empfangen hat, das Programm in den Hauptspeicher 153 laden und den oben beschriebenen Prozess ausführen. In wenigstens einer Ausführungsform ist der Speicher 155 ein nicht-flüchtiges physisches Speichermedium.
Der Prozessor 151 führt das Programm aus und fungiert als eine Einheit 511 für Erfassung von Messwerten, eine Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes, eine Einheit 513 für Berechnung von Abweichung, eine Einheit 514 für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße, eine Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes, eine Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls, eine Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position, ein Schätz-Modell 518, eine Einheit 519 für Schätzung einer Größe sowie eine Einheit 520 für Anzeige-Steuerung.
Die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten erfasst Messwerte von dem Spindel-Sensor 124, dem Verschiebungs-Sensor 134 und der Größen-Messeinrichtung 140. Das heißt, die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten erfasst einen Messwert L der Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung, einen Messwert θ des Drehwinkels der Spindel sowie einen Messwert x der Größe des Werkstücks W.
Die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes bestimmt ein Soll-Schleifmaß x_r der Schleifscheibe 131 auf Basis des Messwertes L der Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung, des Messwertes θ des Drehwinkels der Spindel und der Soll-Form des Werkstücks W, die durch die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten erfasst worden sind. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Bestimmen des spezifischen Soll-Schleifmaßes x_r durch die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zunächst bestimmt die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes eine Position O der Mittelachse des Kurbelzapfens W2 in Bezug auf die Soll-Form, die der Schleifscheibe 131 zugewandt ist, anhand des Messwertes θ des Drehwinkels der Spindel und der Soll-Form des Werkstücks W, die durch die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten erfasst worden sind. Dann berechnet die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes das Soll-Schleifmaß x_r des Werkstücks W in einer Durchmesserrichtung auf Basis eines Radius R der Schleifscheibe 131, eines Abstandes E von der Spindel zu der Mittelachse des Kurbelzapfens W2, des Messwertes L der Verschiebung in der X-Achsen-Richtung, des Messwertes θ des Drehwinkels der Spindel und eines Soll-Radius ro des Werkstücks W. Insbesondere wird ein Radius r des Werkstücks W auf Basis der folgenden Gleichung (1) berechnet. Anschließend berechnet die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes das Soll-Schleifmaß x_r nach Durchmesser des Werkstücks W, indem sie einen Wert verdoppelt, der ermittelt wird, indem der Radius r₀, der sich auf die Soll-Form bezieht, von dem Radius r des Werkstücks W subtrahiert wird. Die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes zeichnet das bestimmte Soll-Schleifmaß x_r in dem Hauptspeicher 153 in Verbindung mit einem Zapfen-Winkel Ψ eines Kontaktpunktes zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131 auf, wie er in 2 dargestellt ist. $r = \sqrt{L^{2} + E^{2} - 2 E L cos θ} - R$
Die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung berechnet die Kontur-Abweichung nach Durchmesser des Werkstücks W, die durch Steuerfehler des X-Achsen-Stellgliedes 133 und des rotierenden Motors 123 erzeugt wird, auf Basis des Radius r des Werkstücks W, eines Befehls-Wertes Lref einer Verschiebung, eines Befehls-Wertes θ_ref eines Winkels sowie der Soll-Form des Werkstücks W, die auf Basis der Messwerte ermittelt worden sind. Der Befehls-Wert Lref einer Verschiebung ist der Sollwert der Verschiebung des X-Achsen-Stellgliedes 133, und der Befehls-Wert θ_ref eines Winkels ist der Sollwert des Drehwinkels der Spindel. Das heißt, die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung berechnet die Kontur-Abweichung Δ_r nach Durchmesser des Werkstücks W auf Basis der folgenden Gleichung (2). Die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung zeichnet die bestimmte Kontur-Abweichung Δ_r in Verbindung mit dem Zapfen-Winkel Ψ des Kontaktpunktes in dem Hauptspeicher 153 auf. $\begin{array}{l} r_{r e f} = \sqrt{L_{r e f}^{2} + E^{2} - 2 E L_{r e f} cos θ_{r e f}} - R \\ Δ_{r} = 2 (r_{r e f} - r) \end{array}$
Die Einheit 514 für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße berechnet den Sollwert einer Zustandsgröße, die sich auf die Verschiebung der Schleifscheibe 131 bezieht, auf Basis des Sollwertes der Verschiebung des X-Achsen-Stellgliedes 133. Das heißt, die Einheit 514 für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße berechnet die Werte der Soll-Geschwindigkeit, der Soll-Beschleunigung, der Soll-Ruckbewegung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung.
Die Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes berechnet den aktuellen Befehls-Wert des X-Achsen-Stellgliedes 133 auf Basis des Sollwertes der Zustandsgröße der Schleifscheibe 131. Das heißt, die Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes berechnet den aktuellen Befehls-Wert, indem sie den Sollwert der Zustandsgröße der Schleifscheibe 131 in einen aktuellen Wert zum Erreichen des Sollwertes umwandelt.
Die Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls gibt den durch die Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes berechneten aktuellen Befehls-Wert an das X-Achsen-Stellglied 133 aus. Darüber hinaus gibt die Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls den aktuellen Befehls-Wert zum Drehen der Spindel mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit an den rotierenden Motor 123 aus.
Die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position kompensiert eine Phasendifferenz zwischen dem Kontaktpunkt der Schleifscheibe 131 und dem Kontaktpunkt der Größen-Messeinrichtung 140 mit dem Kurbelzapfen W2 bezüglich des Soll-Schleifmaßes x_r und der Kontur-Abweichung Δ_r. Das heißt, die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt das Soll-Schleifmaß x_r(ψ^∼) und die Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) der Schleifscheibe 131 beim Schleifen, die dem durch die Größen-Messeinrichtung 140 gemessenen Punkt des Kurbelzapfens W2 entsprechen. Konkret bestimmt die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position von den Zapfen-Winkeln ψ der Kontaktpunkte zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131, die in dem Hauptspeicher 153 aufgezeichnet worden sind, einen Winkel, der einem Kontaktwinkel ψ^∼ der Größen-Messeinrichtung 140 am nächsten ist. Die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt das Soll-Schleifmaß x_r(ψ^∼) und die Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) der Schleifscheibe 131, die mit dem Kontaktwinkel ψ^∼ der Größen-Messeinrichtung 140 verbunden sind, der sich auf den bestimmten Winkel bezieht.
Das Schätz-Modell 518 ist ein Modell, das den Schätzwert der Größe des Werkstücks W ausgibt, der die Biegung des Werkstücks, die Messungs-Störung, die Regelungs-Abweichungen und dergleichen über Eingabe des Messwertes x der Größe des Werkstücks W, des Soll-Schleifmaßes x_r der Schleifscheibe 131, der durch Regelungs-Abweichungen erzeugten Kontur-Abweichung Δ_r des Werkstücks W berücksichtigt. Die Biegung des Werkstücks, die Messungs-Störung und die Regelungs-Abweichungen sind ein Beispiel für Rauschen, das mit dem Messwert der Größe des Werkstücks W multipliziert wird. Das Schätz-Modell 518 ist als ein Kalman-Filter auf Basis eines mathematischen Modells unter Berücksichtigung der Biegung des Werkstücks, einer Messungs-Störung und der Positionsbeziehung zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131 ausgeführt.
Im Folgenden wird das Ausführungskonzept des Schätz-Modells 518 beschrieben. Wenn der Betrag von Verschiebung des Werkstücks W durch Biegen berücksichtigt wird, kann das tatsächliche Schleifmaß des Werkstücks W durch die Schleifscheibe 131 als eine Zustandsgleichung ausgedrückt werden, die das Soll-Schleifmaß x_r als einen Eingang, eine Beschreibungsvariable z, die sich auf die tatsächliche Größe des Werkstücks W bezieht, als einen Zustand sowie T und M als dynamische Kenngrößen aufweist. Darüber hinaus kann der Messwert x der Größe des Werkstücks W durch eine Ausgangsgleichung ausgedrückt werden, die die Beschreibungsvariable z, die sich auf die tatsächliche Größe des Werkstücks W bezieht, als einen Zustand und N als eine dynamische Kenngröße aufweist. Dabei sind die dynamischen Kenngrößen T, M und N Skalare oder Matrizen.
Das heißt, das tatsächliche Schleifmaß des Werkstücks W durch die Schleifscheibe 131 wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt. Darüber hinaus wird der Messwert x der Größe durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt. Gleichung (3) ist eine Zustandsgleichung des Kontaktpunktes der Schleifscheibe 131 mit dem Kurbelzapfen W2. Um Gleichung (3) in die Zustandsgleichung des Kontaktpunktes der Größen-Messeinrichtung 140 umzuwandeln, kann die Phasendifferenz zwischen dem Kontaktpunkt der Schleifscheibe 131 und dem Kontaktpunkt der Größen-Messeinrichtung 140 mit dem Kurbelzapfen W2 als zeitlich variierende Verzögerung (dead time) ausgedrückt werden. Das heißt, ein Abschnitt des Kurbelzapfens W2, der an dem Kontaktpunkt mit der Schleifscheibe 131 geschliffen wird, wird nach einer bestimmten Zeit (zeitlich variierende Verzögerung) an dem Kontaktpunkt mit der Größen-Messeinrichtung 140 gemessen. Insbesondere kann das Maß x_r(ψ^∼), das durch die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt wird, für des Soll-Schleifmaß x_r in Gleichung (3) eingesetzt werden. $\dot{z} = T z + M x_{r}$
$x = N z$
Unter Berücksichtigung einer Messungs-Störung η_d(θ) und der Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) des Werkstücks W kann der Messwert x der Größe wie in der folgenden Gleichung (5) ausgedrückt werden. $x = N z + Δ_{r} (\tilde{ψ}) + η_{d} (θ)$
Dabei wird ein neuer Zustand ze aus einer Integration des Zustands z, der sich auf die tatsächliche Größe des Werkstücks W bezieht, und der Messungs-Störung η_d(θ) gebildet. Das heißt, Gleichung (5) kann als Gleichung (6) ausgedrückt werden. $x = [N 1] [\begin{array}{l} z \\ η_{d} (θ) \end{array}] + Δ_{r} (\tilde{ψ}) + w$
Dabei ist w ein Term von Beobachtungsrauschen, das in dem Kalman-Filter berücksichtigt wird. Das heißt, Gleichung (6) kann als eine Funktion h{z_v, Δ_r (ψ^∼)} des Zustandes ze und der Kontur-Abweichung Δ_r(ψ^∼) ausgedrückt werden.
Dabei kann Gleichung (3) als Gleichung (7) ausgedrückt werden, indem der Zustand z, der sich auf die tatsächliche Größe des Werkstücks W bezieht, in Gleichung (3) als der sich auf die tatsächliche Größe des Werkstücks W beziehende Zustand z und der Zustand ze der Messungs-Störung η_d(θ) behandelt wird. Auch ist Gleichung (7) eine Gleichung, in der die Messungs-Störung η_d(θ) der Einfachheit halber als Konstantwert-Störung angenommen wird. Da eine Messungs-Störung durch die Bewegung der Schleifscheibe 131 oder eines Kühlmittels beim Schleifen stark ist, ist es dabei vorteilhaft, dass die Störungen modelliert und in Gleichung (7) integriert werden. $[\begin{array}{l} \dot{z} \\ {\dot{η}}_{d} (θ) \end{array}] x = [\begin{matrix} T & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}] [\begin{array}{l} z \\ η_{d} (θ) \end{array}] + [\begin{array}{l} M \\ 0 \end{array}] x_{r} (\tilde{ψ}) + v$
Dabei ist v ein Term von Systemrauschen, das in dem Kalman-Filter berücksichtigt wird. Das heißt, Gleichung (7) kann als eine Funktion f{z_θ, x _r(ψ)} des Zustandes z_θ und des Soll-Schleifmaßes x_r(ψ^∼) ausgedrückt werden.
Das in der folgenden Gleichung (8) dargestellte Schätz-Modell 518 kann erstellt werden, indem das Kalman-Filter auf Basis der oben aufgeführten Gleichungen (6) und (7) ausgebildet wird. ${\dot{\overset{⌢}{z}}}_{θ} = ƒ {{\overset{⌢}{z}}_{θ}, x_{r} (\tilde{ψ})} + K [x - h {{\overset{⌢}{z}}_{θ}, Δ_{r} (\tilde{ψ})}]$
Das heißt, das Schätz-Modell 518 ist ein Kalman-Filter eines Zeitentwicklungs-Modells, das einen Schätzwert ze eines Zustandes, der sich auf die Größe und die Messungs-Störung bezieht, den Messwert x der Größe, die Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) und das Soll-Schleifmaß x_r(ψ^∼) als Variablen aufweist.
Die Einheit 519 für Schätzung einer Größe gibt den durch die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten erfassten Messwert x der Größe, das durch die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes bestimmte Soll-Schleifmaß x_r(ψ^∼) und die durch die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung berechnete Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) in das Schätz-Modell 518 ein, um den Schätzwert der Größe des Werkstücks W zu ermitteln, aus dem verschiedene Einflüsse aufgrund von Schleifen durch die Schleifscheibe entfernt worden sind. Dabei kann die Größe, für die die Phasendifferenz zwischen dem Kontaktpunkt der Schleifscheibe 131 und dem Kontaktpunkt der Größen-Messeinrichtung 140 mit dem Kurbelzapfen W2 kompensiert ist, unter Verwendung der durch die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmten Werte für das Soll-Schleifmaß x_r(ψ^∼) und die Kontur-Abweichung Δ_r(Ψ^∼) geschätzt werden.
Die Einheit 520 für Anzeige-Steuerung gibt ein Anzeigesignal eines Bildschirms, der die Rundheit des Werkstücks W darstellt, auf Basis des durch die Einheit 519 für Schätzung einer Größe geschätzten Schätzwertes der Größe an die Anzeigevorrichtung 160 aus.
Funktion der Regelungseinrichtung
4 ist ein Flussdiagramm, das Funktion der Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wenn die Schleifmaschine 100 beginnt, das Werkstück W zu bearbeiten, erfasst die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten jeweils den Messwert des Drehwinkels der Spindel von dem Spindel-Sensor 124, den Messwert der Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung von dem Verschiebungs-Sensor 134 und den Messwert der Größe des Werkstücks W von der Größen-Messeinrichtung 140 (Schritt S1). Die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes berechnet den Radius des Werkstücks W auf Basis des Messwertes des Drehwinkels der Spindel und des Messwertes der Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung, die in Schritt S1 erfasst worden sind, sowie der oben aufgeführten Gleichung (1) (Schritt S2). Darüber hinaus bestimmt die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes das Soll-Schleifmaß nach Durchmesser des Werkstücks W auf Basis des berechneten Radius des Werkstücks W und der Soll-Form des Werkstücks W (Schritt S3). Die Einheit 512 für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes zeichnet das bestimmte Soll-Schleifmaß in dem Hauptspeicher 153 in Verbindung mit dem in 2 gezeigten Zapfen-Winkel ψ des Kontaktpunktes zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131 auf.
Die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung berechnet die Kontur-Abweichung nach Durchmesser des Werkstücks W auf Basis des in Schritt S2 bestimmten Radius des Werkstücks W, des Befehls-Wertes eines Winkels der Spindel, des Befehls-Wertes von Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung, der Soll-Form des Werkstücks W und der oben aufgeführten Gleichung (2) (Schritt S4). Die Einheit 513 für Berechnung von Abweichung speichert die berechnete Kontur-Abweichung Δ_r in dem Hauptspeicher 153 in Verbindung mit dem in 2 gezeigten Zapfen-Winkel ψ des Kontaktpunktes zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131.
Die Einheit 514 für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße berechnet den Sollwert einer Zustandsgröße, die sich auf die Verschiebung der Schleifscheibe 131 bezieht, auf Basis des Sollwertes der Verschiebung des X-Achsen-Stellgliedes 133 (Schritt S5). Die Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes berechnet den aktuellen Befehls-Wert des X-Achsen-Stellgliedes 133 auf Basis des in Schritt S5 berechneten Sollwertes der Zustandsgröße (Schritt S6). Die Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls gibt den in Schritt S6 berechneten aktuellen Befehls-Wert an das X-Achsen-Stellglied 133 aus. Darüber hinaus gibt die Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls den aktuellen Befehls-Wert zum Drehen der Spindel mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit an den rotierenden Motor 123 aus (Schritt S7).
Die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt von den Zapfen-Winkeln Ψ der Kontaktpunkte zwischen dem Kurbelzapfen W2 und der Schleifscheibe 131, die in dem Hauptspeicher 153 aufgezeichnet worden sind, einen Winkel, der dem Kontaktwinkel ψ^∼ der Größen-Messeinrichtung 140 am nächsten ist (Schritt S8). Die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt das Soll-Schleifmaß und die Kontur-Abweichung der Schleifscheibe 131, die mit dem Kontaktwinkel ψ^∼ der Größen-Messeinrichtung 140 verbunden sind, der sich auf den in Schritt S8 bestimmten Winkel bezieht (Schritt S9). Das heißt, die Einheit 517 für Kompensation einer Messungs-Position bestimmt das Soll-Schleifmaß und die Kontur-Abweichung nach Durchmesser des Werkstücks W, für die die Phasendifferenz zwischen dem Kontaktpunkt der Schleifscheibe 131 und dem Kontaktpunkt der Größen-Messeinrichtung 140 mit dem Kurbelzapfen W2 kompensiert wird. Die Einheit 519 für Schätzung einer Größe gibt den in Schritt S1 erfassten Messwert der Größe sowie die Kontur-Abweichung und das Soll-Schleifmaß, die in Schritt S9 bestimmt wurden, in das Schätz-Modell 518 ein, um den Schätzwert der Größe des Werkstücks W zu ermitteln (Schritt S10).
Die Einheit 520 für Anzeige-Steuerung aktualisiert einen Bildschirm, der die Rundheit des Werkstücks W darstellt, auf Basis des durch die Einheit 519 für Schätzung einer Größe geschätzten Schätzwertes der Größe und gibt ein Anzeigesignal des Bildschirms an die Anzeigeeinrichtung 160 aus (Schritt S11).
Die Regelungseinrichtung 150 stellt fest, ob die Bearbeitung des Werkstücks W abgeschlossen ist (Schritt S12). Wenn die Bearbeitung nicht abgeschlossen ist (Schritt S12: NEIN), kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück, und die Bearbeitungs-Regelung wird fortgesetzt. Wenn hingegen die Bearbeitung abgeschlossen ist (Schritt S12: JA), beendet die Regelungseinrichtung 150 die Bearbeitungs-Regelung.
Effekte
Die Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform gibt den durch die Größen-Messeinrichtung 140 ermittelten Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß der Schleifscheibe 131 in das Schätz-Modell ein, um den Schätzwert der Größe des Werkstücks W zu ermitteln. So schätzt die Regelungseinrichtung 150 die Größe des Werkstücks W auf Basis des durch die Grüßen-Messeinrichtung 140 ermittelten Messwertes der Größe, des Soll-Schleifmaßes der Schleifscheibe 131 und des Modells, wodurch der Einfluss des Schleifens durch die Schleifscheibe 131, wie die Biegung des Werkstücks W, und eine Messungs-Störung beseitigt werden und die Größe des Werkstücks W geschätzt werden kann. 5 ist ein Schema, das ein Beispiel des Ergebnisses von Messung der Rundheit durch die Regelungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Rundheit, die die Regelungseinrichtung 150 mit dem in 4 gezeigten Verfahren in Echtzeit misst, kann, wie in 5 gezeigt, die gleiche Genauigkeit haben wie die in einem nachfolgenden Prozess gemessene Rundheit. Andererseits weist der durch die Größen-Messeinrichtung 140 ermittelte Messwert der Größe (durch die Größen-Messeinrichtung ermittelter Echtzeit-Messwert), eine erhebliche Abweichung von der in dem nachfolgenden Prozess gemessenen Rundheit auf. Daraus wird ersichtlich, dass sich gemäß der ersten Ausführungsform der Einfluss von Schleifen mit der Schleifscheibe 131 oder eine Messungs-Störung beseitigen lässt und die Größe des Werkstücks W geschätzt werden kann.
Darüber hinaus berechnet die Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform die durch Regelungs-Abweichungen des X-Achsen-Stellgliedes 133 und des rotierenden Motors 123 erzeugte Kontur-Abweichung des Werkstücks W auf Basis des durch den Verschiebungs-Sensor 134 ermittelten Messwertes der Verschiebung sowie des durch den Drehwinkel-Sensor 136 ermittelten Messwertes des Drehwinkels des rotierenden Motors 123 und korrigiert den Schätzwert der Größe des Werkstücks W auf Basis der Kontur-Abweichung. Dementsprechend kann die Regelungseinrichtung 150 die Größe des Werkstücks W unter Berücksichtigung des Einflusses der Regelungs-Abweichungen des X-Achsen-Stellgliedes 133 und des rotierenden Motors 123 schätzen. In einer anderen Ausführungsform kann die Regelungseinrichtung 150 dabei die Größe des Werkstücks W schätzen, ohne die Regelungs-Abweichungen des X-Achsen-Stellgliedes 133 und des rotierenden Motors 123 zu berücksichtigen.
Darüber hinaus gibt die Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform die Kontur-Abweichung und das Soll-Schleifmaß, die um die Verzögerung kompensiert worden sind, die das Werkstück W benötigt, um sich von der Kontaktposition der Schleifscheibe 131 zu der Kontaktposition der Größen-Messeinrichtung 140 zu bewegen, in das Schätz-Modell ein. Dementsprechend kann die Größe des Werkstücks W selbst dann entsprechend geschätzt werden, wenn sich der Schleifpunkt der Schleifscheibe 131 und der Messungspunkt der Größen-Messeinrichtung 140 voneinander unterscheiden.
Dabei ist das Schätz-Modell gemäß der Regelungseinrichtung 150 der ersten Ausführungsform ein Kalman-Filter, das ein Beobachtungs-Modell, das den Messwert der Größe als eine Variable aufweist, sowie ein Zeitentwicklungs-Modell einschließt, das den Schätzwert der Größe und das Soll-Schleifmaß als Variablen aufweist. In einer anderen Ausführungsform ist das Schätz-Modell jedoch nicht darauf beschränkt. Ein Schätz-Modell gemäß einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise ein erlerntes Modell sein, das so trainiert worden ist, dass die Größe des Werkstücks W durch das Eingeben des Messwertes der Größe und des Soll-Schleifmaßes ausgegeben wird. Das erlernte Modell kann beispielsweise als ein neuronales Netz ausgeführt sein.
Eine Ausführungsform ist unter Bezugnahme auf die Zeichnungen oben ausführlich beschrieben worden, jedoch ist die konkrete Konfiguration nicht auf die oben stehende Beschreibung beschränkt, und es können verschiedene konstruktive Veränderungen und dergleichen vorgenommen werden. In der ersten Ausführungsform misst die Regelungseinrichtung 150 der Schleifmaschine 100 beispielsweise die Rundheit, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann beispielsweise eine Einrichtung für Schätzung einer Grö-ße, die die Größen-Messeinrichtung 140 einschließt und eine Funktion zum Anzeigen von Rundheit aufweist, an der vorhandenen Schleifmaschine 100 angebracht sein. In diesem Fall ist es möglich, dass die Einrichtung für Schätzung einer Größe nicht mit der Einheit 415 für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße, der Einheit 515 für Berechnung eines Befehls-Wertes und der Einheit 516 für Ausgabe eines Befehls der Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt ist. Darüber hinaus kann in einer anderen Ausführungsform ein PC, auf dem ein Programm zum Realisieren der Funktion zum Schätzen einer Größe gemäß der ersten Ausführungsform installiert ist, mit der Schleifmaschine 100 einschließlich der Größen-Messeinrichtung 140 verbunden sein und kann die Rundheit des Werkstücks W durch den PC geschätzt werden.
Darüber hinaus ist die Größen-Messeinrichtung 140 gemäß der ersten Ausführungsform die Zwischen-Messeinrichtung, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Größen-Messeinrichtung 140 gemäß einer anderen Ausführungsform die Größen-Messeinrichtung 140 gemäß einem anderen Verfahren als dem Dreipunkt-Messverfahren sein, so beispielsweise den Durchmesser messen, indem sie das Werkstück W von beiden Seiten einschließt.
Darüber hinaus schleift die Schleifmaschine 100 gemäß der ersten Ausführungsform eine Kurbelwelle aus dem Werkstück W, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Schleifmaschine 100 gemäß einer anderen Ausführungsform ein anderes Objekt mit einem kreisförmigen Querschnitt, wie eine zylindrische Welle, aus dem Werkstück W schleifen.
Darüber hinaus kann das Schätz-Modell der Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform Schleifwiderstand oder Rattern, der/das die Größe des Werkstücks W beeinflusst, als eine Variable einschließen. In diesem Fall erfasst die Einheit 511 für Erfassung von Messwerten zusätzlich zur dem Messwert des Drehwinkels der Spindel, dem Messwert der Verschiebung der Schleifscheibe 131 in der X-Achsen-Richtung und dem Messwert der Größe des Werkstücks W auch die Messwerte des Drehmoments und des Drehwinkels des rotierenden Motors 135 des Schleifsteins, der Schubkraft des X-Achsen-Stellgliedes 133 und dergleichen.
Beispielsweise regelt die Regelungseinrichtung 150 gemäß der ersten Ausführungsform die Schleifmaschine 100, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Regelungseinrichtung 150 gemäß einer anderen Ausführungsform eine Industriemaschine regeln, bei der ein anderes Werkzeug als die Schleifscheibe 131 eingesetzt wird. In einer anderen Ausführungsform kann darüber hinaus anstelle der Regelungseinrichtung 150 auch eine externe Messeinrichtung die Rundheit des Werkstücks W schätzen.
Industrielle Einsatzmöglichkeiten
Gemäß der obenstehenden Offenbarung der vorliegenden Erfindung kann der Einfluss von Schleifen mit der Schleifscheibe beseitigt werden und kann die Größe des Werkstücks geschätzt werden.
Bezugszeichenliste

100:: Schleifmaschine
110:: Sockel
111:: Führungs-Einheit der Y-Achse
112:: Y-Achsen-Stellglied
120:: Aufnahmeeinrichtung
121:: Spindelstock
122:: Reitstock
123:: rotierender Motor
124:: Spindel-Sensor
130:: Schleifscheiben-Träger
131:: Schleifscheibe
132:: Führungs-Einheit der X-Achse
133:: X-Achsen-Stellglied
134:: Verschiebungs-Sensor
135:: rotierender Motor
136:: Drehwinkel-Sensor
140:: Größen-Messeinrichtung
141:: Mess-Körper
142:: erster Arm
143:: zweiter Arm
144:: Fuß
150:: Regelungseinrichtung
151:: Prozessor
153:: Hauptspeicher
155:: Speicher
157:: Schnittstelle
160:: Anzeigeeinrichtung
511:: Einheit für Erfassung von Messwerten
512:: Einheit für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes
513:: Einheit für Berechnung von Abweichung
514:: Einheit für Berechnung einer Soll-Zustandsgröße
515:: Einheit für Berechnung eines Befehls-Wertes
516:: Einheit für Ausgabe eines Befehls
517:: Einheit für Kompensation einer Messungs-Position
518:: Schätz-Modell
519:: Einheit für Schätzung einer Größe
520:: Einheit für Anzeige-Steuerung
W:: Werkstück
W1:: Lagerzapfen
W2:: Kurbelzapfen
W3:: Kurbelarm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019068540 [0001]
JP 200166132 [0003]

Claims

Industriemaschine, die umfasst: ein Werkzeug, das so ausgeführt ist, dass es mit einem Werkstück in Kontakt kommt und das Werkstück bearbeitet; ein Stellglied, das zum Bewegen des Werkzeugs in einer Schleifrichtung ausgeführt ist; eine Messeinrichtung, die zum Messen einer Größe des Werkstücks ausgeführt ist; sowie eine Regelungseinrichtung, die zum Regeln des Stellgliedes ausgeführt ist, wobei die Regelungseinrichtung einschließt: eine Einheit für Erfassung von Messwerten, die zum Erfassen eines Messwertes der Größe von der Messeinrichtung ausgeführt ist, eine Einheit für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes, die zum Bestimmen eines Soll-Schleifmaßes des Werkzeugs ausgeführt ist, ein Schätz-Modell, das so ausgeführt ist, dass es einen Schätzwert der Größe des Werkstücks über Eingabe des Messwertes der Größe und des Soll-Schleifmaßes ausgibt, die auf Basis einer Beziehung zwischen dem durch die Messeinrichtung ermittelten Messwert der Größe, dem Soll-Schleifmaß und Rauschen erzeugt werden, sowie eine Einheit für Schätzung einer Größe, die so ausgeführt ist, dass sie den Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß in das Schätz-Modell eingibt, um den Schätzwert der Größe zu ermitteln.
Industriemaschine nach Anspruch 1, die des Weiteren umfasst: einen Verschiebungs-Sensor, der zum Messen einer Verschiebung des Stellgliedes ausgeführt ist, wobei die Regelungseinrichtung einschließt: eine Einheit für Berechnung einer Abweichung, die eine Kontur-Abweichung des Werkstücks, die durch eine Regelungs-Abweichung des Stellgliedes erzeugt wird, auf Basis eines Befehls-Wertes von Verschiebung des Stellgliedes und eines Messwertes der Verschiebung berechnet, und das Schätz-Modell den Schätzwert der Größe des Werkstücks über Eingabe des Messwertes der Größe, des Soll-Schleifmaßes und der Kontur-Abweichung des Werkstücks ausgibt.
Industriemaschine nach Anspruch 2, die des Weiteren umfasst: einen rotierenden Motor, der zum Drehen des Werkstücks um eine Spindel herum ausgeführt ist; und einen Drehwinkel-Sensor, der zum Messen eines Drehwinkels des rotierenden Motors ausgeführt ist, wobei die Einheit für Erfassung von Messwerten zum Erfassen eines Messwertes des Drehwinkels von dem Drehwinkel-Sensor ausgeführt ist, und die Einheit für Berechnung einer Abweichung, die so ausgeführt ist, dass sie die Kontur-Abweichung des Werkstücks, die durch die Regelungs-Abweichung des Stellgliedes erzeugt wird, auf Basis des Befehls-Wertes von Verschiebung, des Messwertes der Verschiebung, eines Befehls-Wertes eines Winkels und des Messwertes des Drehwinkels des rotierenden Motors sowie einer Soll-Form des Werkstücks berechnet.
Industriemaschine nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Einheit für Schätzung einer Größe die Kontur-Abweichung und das Soll-Schleifmaß auf Basis einer Verzögerung, die das Werkstück benötigt, um sich von einer Kontaktposition des Werkzeugs zu einer Kontaktposition der Messeinrichtung zu bewegen, in das Schätz-Modell eingibt.
Industriemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schätz-Modell ein Kalman-Filter ist, das ein Beobachtungs-Modell, das den Messwert der Größe als eine Variable aufweist, sowie ein Zeitentwicklungs-Modell einschließt, das den Schätzwert der Größe und das Soll-Schleifmaß als Variablen aufweist.
Vorrichtung für Schätzung einer Größe, die eine Größe eines Werkstücks schätzt, das durch Bewegen eines Werkzeugs in einer Schleifrichtung unter Verwendung eines Stellgliedes bearbeitet wird, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Einheit für Erfassung von Messwerten, die zum Erfassen eines Messwertes der Größe ausgeführt ist; eine Einheit für Bestimmung eines Soll-Schleifmaßes, die zum Bestimmen eines Soll-Schleifmaßes des Stellgliedes ausgeführt ist, ein Schätz-Modell, das so ausgeführt ist, dass es einen Schätzwert der Größe des Werkstücks über Eingabe des Messwertes der Größe und des Soll-Schleifmaßes des Stellgliedes ausgibt, die auf Basis einer Beziehung zwischen dem Messwert der Größe, dem Soll-Schleifmaß und Rauschen erzeugt werden, sowie eine Einheit für Schätzung einer Größe, die so ausgeführt ist, dass sie den Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß in das Schätz-Modell eingibt, um den Schätzwert der Größe zu ermitteln.
Verfahren zum Schätzen einer Größe eines Werkstücks, das durch Bewegen eines Werkzeugs in einer Schleifrichtung unter Verwendung eines Stellgliedes bearbeitet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Messwertes der Größe des Werkstücks; Bestimmen eines Soll-Schleifmaßes des Stellgliedes; und Eingeben des Messwertes der Größe und des Soll-Schleifmaßes in ein Schätz-Modell, um einen Schätzwert der Größe zu ermitteln, wobei in das Schätz-Modell der Messwert der Größe und das Soll-Schleifmaß des Stellgliedes eingegeben werden, die auf Basis einer Beziehung zwischen dem Messwert der Größe, dem Soll-Schleifmaß und Rauschen erzeugt werden, um einen Schätzwert der Größe des Werkstücks auszugeben.