JP2023107737A - Machine tool processing accuracy diagnostic device and processing accuracy diagnostic method - Google Patents

Machine tool processing accuracy diagnostic device and processing accuracy diagnostic method Download PDF

Info

Publication number
JP2023107737A
JP2023107737A JP2022202434A JP2022202434A JP2023107737A JP 2023107737 A JP2023107737 A JP 2023107737A JP 2022202434 A JP2022202434 A JP 2022202434A JP 2022202434 A JP2022202434 A JP 2022202434A JP 2023107737 A JP2023107737 A JP 2023107737A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
machine tool
machining
machining accuracy
influence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022202434A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐司 溝口
Yuji Mizoguchi
孝志 則久
Takashi Norihisa
俊彦 村橋
Toshihiko Murahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp, Okuma Machinery Works Ltd filed Critical Okuma Corp
Priority to US18/156,471 priority Critical patent/US20230236089A1/en
Priority to CN202310091244.4A priority patent/CN116475839A/en
Priority to DE102023200452.6A priority patent/DE102023200452A1/en
Publication of JP2023107737A publication Critical patent/JP2023107737A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To quantitatively predict the influence of temperature adjusting means such as an air conditioner on the processing accuracy of a machine tool.SOLUTION: A processing accuracy diagnostic device 10 of a machine tool 2 includes: an air conditioner operation pattern setting part 11 which sets an operation pattern of an air conditioner 3; a processing condition setting part 12 which sets a processing start scheduled time and a processing end scheduled time by the machine tool 2; a room temperature sensor 5 and an outside temperature sensor 6 which acquire the room temperature in a plant 1 obtained by air conditioner 3 and a temperature outside the plant 1; and a processing accuracy influence degree prediction part 14 which predicts the degree of influence of the air conditioner 3 on the processing accuracy based on the operation pattern of the air conditioner 3 acquired from the air conditioner operation pattern setting part 11, the processing start scheduled time and the processing end scheduled time acquired from the processing condition setting means 12, the room temperature in the plant 1 and the temperature outside the plant 1 acquired from the room temperature sensor 5 and the outside temperature sensor 6, and the setting temperature of the air conditioner 3 acquired from the air conditioner operation pattern setting part 11.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、工作機械が置かれた環境の室温等が変化した場合の工作機械の加工精度への影響を予測、診断する装置及び方法に関する。 The present disclosure relates to an apparatus and method for estimating and diagnosing the influence on machining accuracy of a machine tool when the room temperature or the like of the environment in which the machine tool is placed changes.

工作機械を用いて加工を行う場合、工場内の室温が変化すると、工作機械に熱変位が生じて、ワークの加工精度が悪化してしまう。
工作機械の加工精度を維持するには、空調(空調設備及び空調機器を含む)を使用して工場内の室温が大きく変化しないようにすることが有効である。しかし、24時間常に高度な温度管理を実施すると、空調の消費エネルギーが大きくなり、コストの負担も増加する。そのため、作業者のいない夜間や週末には空調の電源をOFFにすることが望ましい。しかし、その場合には、再び空調を立ち上げた際に室温が急激に変化し、工作機械の精度が安定するまで長い時間がかかるという問題がある。
また、工作機械の熱変位を抑制する他の方法として、工作機械の構造体各部に温度センサを取り付け、測定した温度を元に変位量を計算し、それに応じて軸移動量を変化させる熱変位補正が広く用いられている。しかし、熱変位補正の精度には限界があり、温度変化が大きい場合には誤差が生じる。例えば冬季の空調の立ち上げ時などに急激に室温が変化した場合には、熱変位補正の誤差も大きくなることが考えられる。
以上の問題に対する対策として、特許文献1には、工作機械の構造体の温度をもとに工作機械がおかれた環境の温度変化を推定し、それをもとに熱変位への影響の大きさを診断する方法が開示されている。
また、特許文献2には、工作機械全体をカバーで取り囲み、カバー内を空調で一定温度に制御することで、室温が変化する環境でも工作機械の温度が一定になるようにして熱変位を抑制する方法が開示されている。
When machining is performed using a machine tool, if the room temperature in the factory changes, thermal displacement occurs in the machine tool, degrading the machining accuracy of the workpiece.
In order to maintain the machining accuracy of machine tools, it is effective to use air conditioning (including air conditioners and air conditioners) to prevent large changes in the room temperature in the factory. However, implementing high-level temperature control 24 hours a day increases the energy consumption of air conditioning and increases the cost burden. Therefore, it is desirable to turn off the air conditioner at night and on weekends when there are no workers. However, in that case, there is a problem that the room temperature changes abruptly when the air conditioning is turned on again, and it takes a long time until the accuracy of the machine tool stabilizes.
In addition, as another method of suppressing thermal displacement of machine tools, temperature sensors are attached to each part of the machine tool structure, the amount of displacement is calculated based on the measured temperature, and the amount of axial movement is changed accordingly. Correction is widely used. However, there is a limit to the accuracy of thermal displacement correction, and errors occur when temperature changes are large. For example, if the room temperature changes abruptly, such as when the air conditioning system is turned on in winter, the thermal displacement correction error may increase.
As a countermeasure against the above problems, Patent Document 1 estimates the temperature change of the environment in which the machine tool is placed based on the temperature of the structure of the machine tool, and based on that, the magnitude of the effect on thermal displacement is disclosed. Disclosed is a method for diagnosing inequality.
In addition, Patent Document 2 discloses that the entire machine tool is surrounded by a cover, and the inside of the cover is controlled to a constant temperature by air conditioning so that the temperature of the machine tool remains constant even in an environment where the room temperature changes, thereby suppressing thermal displacement. A method for doing so is disclosed.

特許第5912756号公報Japanese Patent No. 5912756 実開昭59-183340号公報Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-183340

特許文献1の方法では、現時点での熱変位の影響の大きさは分かるが、その影響がいつまで続くのかは分からないため、診断結果をもとに加工スケジュールを立てることは難しい。
特許文献2の方法は、室温変化による熱変位の抑制には大変効果的であると思われる。しかし、工作機械用の空調のためエネルギーを消費することになる。また、この方法は工作機械単体での対策方法であり、工場内にある新旧様々な工作機械において精度を確保しようとする場合には、従来どおり工場の空調が必要となる。
従来は空調の立ち上げなどで室温が変化するような場合に、工作機械の精度が安定するまでの時間を経験則により予測し、加工を行う時刻や空調を立ち上げる時刻を決定する場合が多い。しかし、精度が安定するまでの時間は外気温などの影響によって変化するほか、工作機械の大きさ、加工の所要時間や要求精度によっても判断基準が異なってくる。ワークが毎回同じ場合は予測しやすいが、ワークが異なる場合、経験則のみでは予測することが難しい。
In the method of Patent Literature 1, although the magnitude of the influence of thermal displacement at the present time is known, it is not known how long the influence will continue.
The method of Patent Document 2 is considered to be very effective in suppressing thermal displacement due to changes in room temperature. However, energy is consumed for air conditioning for machine tools. In addition, this method is a countermeasure for machine tools alone, and if an attempt is made to ensure the accuracy of various old and new machine tools in a factory, air conditioning of the factory is required as before.
Conventionally, when the room temperature changes due to turning on the air conditioning, etc., it is often the case that the time to start machining and the time to turn on the air conditioning are determined based on an empirical rule of thumb for estimating the time required for the accuracy of the machine tool to stabilize. . However, the time it takes for the accuracy to stabilize varies depending on factors such as the outside temperature, as well as the size of the machine tool, the time required for processing, and the required accuracy. It is easy to predict when the work is the same each time, but when the work is different, it is difficult to predict based on empirical rules alone.

そこで、本開示は、空調等の温度調整手段による工作機械の加工精度への影響を定量的に予測することができる工作機械の加工精度診断装置及び加工精度診断方法を提供することを目的としたものである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a machining accuracy diagnosis device and a machining accuracy diagnosis method for a machine tool that can quantitatively predict the influence of temperature adjustment means such as air conditioning on the machining accuracy of the machine tool. It is a thing.

上記目的を達成するために、本開示の第1の構成は、工作機械が設置される工場において、前記工作機械の機体温度に影響を与える温度調整手段によって前記機体温度が変化した場合の加工精度への影響を予測、診断する加工精度診断装置であって、
前記温度調整手段の動作パターンを設定する温調動作パターン設定手段と、
前記工作機械による少なくとも加工開始予定時刻と加工終了予定時刻とを設定する加工条件設定手段と、
前記温度調整手段による前記機体温度への影響温度及び/又は前記工場外の気温を取得する温度情報取得手段と、
前記温調動作パターン設定手段から取得した前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件設定手段から取得した前記加工開始予定時刻及び前記加工終了予定時刻と、前記温度情報取得手段から取得した前記影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温調動作パターン設定手段から取得した前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つと、に基づいて、前記温度調整手段による前記加工精度への影響量を予測する加工精度影響量予測手段と、を備えることを特徴とする。
なお、本開示における「影響温度」は、空調による工場内の室温や、工作機械に直接設けられるオイルジャケット等の温調装置の設定温度等、工作機械の機体温度に影響を与え得る温度をいう。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、予測された前記加工精度への影響量に基づいて、前記温調動作パターン設定手段により設定された前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件設定手段により設定された前記加工開始予定時刻との少なくとも一方を変更するスケジュール変更手段をさらに備えることを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記スケジュール変更手段は、前記加工精度影響量予測手段によって予測される前記加工精度への影響量と、前記加工条件設定手段から取得された加工時間中において予め設定された前記影響量の許容値との比較に基づいて、前記温度調整手段の動作パターンを変更することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記スケジュール変更手段は、前記影響温度と、前記温度調整手段の設定温度と、前記工場外の気温とを用いて前記温度調整手段の消費エネルギーを予測し、
前記加工精度への影響量が前記許容値よりも小さくなる条件を満たし、且つ前記温度調整手段の消費エネルギーが最小となるように前記温度調整手段の動作パターンを変更することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記スケジュール変更手段は、前記加工精度影響量予測手段によって予測された前記加工精度への影響量が、前記加工条件設定手段から取得された加工時間中において予め設定された前記影響量の許容値よりも小さくなるように前記加工開始予定時刻を変更することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記温度情報取得手段は、前記影響温度となる前記工場内の室温を測定する室温用温度センサと、前記工場外の気温を測定する外気温用温度センサとを含み、
前記加工精度影響量予測手段は、前記加工条件設定手段から取得された加工時間内において、予め設定された室温変化推定式により、前記室温用温度センサで測定された前記工場内の現在の室温と、前記温度調整手段の設定温度もしくは前記工場外の気温とに基づいて前記工場内の室温変化を推定すると共に、推定された前記工場内の室温変化に基づいて、予め設定された機体温度変化推定式により、前記工作機械の機体温度変化を推定し、予測された前記工作機械の機体温度変化に基づいて、予め設定された熱変位推定式により、前記工作機械の熱変位を推定して、前記加工時間内における前記熱変位の変化量を加工精度への影響量として求めることを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記温度調整手段は、前記工場内に設けられた空調であり、
前記加工精度影響量予測手段は、前記室温変化推定式による前記室温変化の推定の際、前記空調の電源が入っている時は前記空調の設定温度を入力とし、前記空調の電源が切れている時は前記工場外の気温を入力として前記工場内の室温変化を推定することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記加工精度影響量予測手段は、前記室温用温度センサで測定された温度と、前記室温変化推定式で推定された室温変化とを比較して、前記室温変化推定式を修正することを特徴とする。
第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記工作機械の機体温度を測定する機体温度センサを備え、
前記加工精度影響量予測手段は、前記機体温度センサで測定された温度と、前記機体温度変化推定式で推定された機体温度とを比較して、前記機体温度変化推定式を修正することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first configuration of the present disclosure provides machining accuracy when the body temperature of the machine tool is changed by temperature adjustment means that affects the body temperature of the machine tool in a factory where the machine tool is installed. A machining accuracy diagnosis device that predicts and diagnoses the impact on
temperature control operation pattern setting means for setting an operation pattern of the temperature control means;
machining condition setting means for setting at least a scheduled machining start time and a scheduled machining end time by the machine tool;
a temperature information acquiring means for acquiring the influence temperature on the machine body temperature by the temperature adjusting means and/or the air temperature outside the factory;
The operation pattern of the temperature adjustment means acquired from the temperature adjustment operation pattern setting means, the scheduled processing start time and the scheduled processing end time acquired from the processing condition setting means, and the influence acquired from the temperature information acquisition means The amount of influence of the temperature adjustment means on the machining accuracy based on at least one of the temperature and/or the air temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjustment means acquired from the temperature adjustment operation pattern setting means. and machining accuracy influence amount prediction means for predicting the
In the present disclosure, the "influence temperature" refers to the temperature that can affect the body temperature of the machine tool, such as the room temperature in the factory due to air conditioning and the set temperature of temperature control devices such as oil jackets directly provided on the machine tool. .
According to another aspect of the first configuration, in the above configuration, the operation pattern of the temperature adjustment means set by the temperature adjustment operation pattern setting means based on the predicted influence amount on the machining accuracy; It is characterized by further comprising schedule changing means for changing at least one of the scheduled processing start time set by the condition setting means.
In another aspect of the first configuration, in the above configuration, the schedule changing means includes the influence amount on the machining accuracy predicted by the machining accuracy influence amount prediction means and the machining accuracy obtained from the machining condition setting means. The operation pattern of the temperature adjusting means is changed based on a comparison with the allowable value of the amount of influence set in advance during time.
According to another aspect of the first configuration, in the above configuration, the schedule changing means uses the influential temperature, the set temperature of the temperature adjustment means, and the temperature outside the factory to use the energy consumption of the temperature adjustment means. to predict
The operation pattern of the temperature adjusting means is changed so that the amount of influence on the machining accuracy is less than the allowable value and the energy consumption of the temperature adjusting means is minimized.
In another aspect of the first configuration, in the above configuration, the schedule changing means changes the amount of influence on the machining accuracy predicted by the machining accuracy influence amount prediction means to the machining accuracy obtained from the machining condition setting means. It is characterized in that the scheduled processing start time is changed so as to be smaller than the allowable value of the influence amount set in advance during the time.
In another aspect of the first configuration, in the above configuration, the temperature information acquiring means includes a room temperature sensor for measuring the room temperature inside the factory, which is the influential temperature, and an outside temperature for measuring the temperature outside the factory. and a temperature sensor for
The machining accuracy influence amount prediction means calculates the current room temperature in the factory measured by the room temperature sensor according to a preset room temperature change estimation formula within the machining time acquired from the machining condition setting means. estimating a room temperature change in the factory based on the set temperature of the temperature adjusting means or the air temperature outside the factory, and estimating a preset airframe temperature change based on the estimated room temperature change in the factory. estimating the body temperature change of the machine tool from the above equation, and estimating the thermal displacement of the machine tool from a preset thermal displacement estimation formula based on the predicted body temperature change of the machine tool, The amount of change in the thermal displacement within the machining time is obtained as the amount of influence on the machining accuracy.
Another aspect of the first configuration is the above configuration, wherein the temperature adjustment means is an air conditioner provided in the factory,
When estimating the room temperature change by the room temperature change estimation formula, the machining accuracy influence amount prediction means receives the set temperature of the air conditioner when the power of the air conditioner is on, and when the power of the air conditioner is off. Time is characterized by estimating changes in room temperature inside the factory by using the temperature outside the factory as an input.
In another aspect of the first configuration, in the above configuration, the machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the room temperature sensor with the room temperature change estimated by the room temperature change estimation formula. and correcting the room temperature change estimation formula.
Another aspect of the first configuration is the above configuration, comprising a machine body temperature sensor that measures a machine body temperature of the machine tool,
The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the airframe temperature sensor with the airframe temperature estimated by the airframe temperature change estimation formula, and corrects the airframe temperature change estimation formula. and

上記目的を達成するために、本開示の第2の構成は、工作機械が設置される工場において、前記工作機械の機体温度に影響を与える温度調整手段によって前記機体温度が変化した場合の加工精度への影響を予測、診断する加工精度診断方法であって、
前記温度調整手段の動作パターンを取得する温調動作パターン取得ステップと、
前記工作機械による少なくとも加工開始予定時刻と加工終了予定時刻とを取得する加工条件取得ステップと、
前記温度調整手段による前記機体温度への影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つを取得する温度情報取得ステップと、
取得した前記温度調整手段の動作パターンと、取得した前記加工開始予定時刻及び前記加工終了予定時刻と、取得した前記影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つと、に基づいて、前記温度調整手段による前記加工精度への影響量を予測する加工精度影響量予測ステップと、を実行することを特徴とする。
第2の構成の別の態様は、上記構成において、予測された前記加工精度への影響量に基づいて、前記温調動作パターン取得ステップで取得された前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件取得ステップで取得された前記加工開始予定時刻との少なくとも一方を変更するスケジュール変更ステップをさらに実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a second configuration of the present disclosure provides machining accuracy when, in a factory where a machine tool is installed, the body temperature of the machine tool changes due to temperature adjustment means that affects the body temperature of the machine tool. A machining accuracy diagnosis method for predicting and diagnosing the influence on
a temperature control operation pattern acquisition step of acquiring an operation pattern of the temperature control means;
a machining condition acquiring step of acquiring at least a scheduled machining start time and a scheduled machining end time by the machine tool;
a temperature information acquiring step of acquiring at least one of the temperature that the temperature adjusting means affects the machine body temperature and/or the air temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjusting means;
Among the acquired operation pattern of the temperature adjusting means, the acquired scheduled processing start time and the acquired scheduled processing end time, the acquired influence temperature and/or the temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjusting means and a machining accuracy influence amount prediction step of estimating the amount of influence of the temperature adjustment means on the machining accuracy based on at least one of the following.
According to another aspect of the second configuration, in the above configuration, the operation pattern of the temperature adjustment means acquired in the temperature adjustment operation pattern acquiring step and the machining It is characterized by further executing a schedule change step of changing at least one of the scheduled processing start time acquired in the condition acquisition step.

本開示によれば、温度調整手段の動作パターン(例えば空調であれば電源の入切や設定温度の変更を行う時刻の情報)と、加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻と、影響温度などの情報を用いて、温度調整手段による加工精度への影響を定量的に予測することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、スケジュール変更手段の採用により、予測した加工精度への影響に応じて、加工精度を維持するための温度調整手段の動作パターン及び/又は加工スケジュールを適切且つ容易に変更することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、ワークを加工する時間が予め決まっている場合、スケジュール変更手段により、ワークの要求精度を満たすことができるように温度調整手段の動作パターンを変更するので、高精度が必要な加工が予定されている時は、予め温度調整手段を動作させるなどして、加工開始前に機械の温度を安定させて加工精度を確保することができる。この場合、高精度が必要な加工の予定がない時は温度調整手段をOFFにしたり、設定温度の幅を緩くしたりすることでエネルギーを節約することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、温度調整手段の消費エネルギーが小さくなるように温度調整手段の動作パターンを変更するので、消費エネルギーを節約しつつ、要求精度を満たせるように温度調整手段の動作パターンを決定することができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、スケジュール変更手段は、加工精度への影響量が許容値よりも小さくなるように加工開始予定時刻を変更するので、温度調整手段による加工精度への影響量が許容値以下となるまでの時間を予測することで、加工精度への影響を考慮して加工のスケジュールを立てられるようになる。これは、温度調整手段の動作パターンが予め決まっている場合に有効である。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、物理モデルを用いた計算により温度調整手段による工場内の室温変化を推定してその室温変化に基づいて工作機械の機体温度変化を推定し、さらに機体温度変化に基づいて工作機械の熱変位を推定して加工精度への影響量を求めるので、実際のワーク精度への影響を正確に見積もることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、空調の電源の状態に応じて室温変化の予測方法を変えることにより、工場内の室温変化を精度よく予測可能となる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、室温の推定結果と実測結果とを比較して室温変化推定式を修正するので、予測の精度を高めることができる。
本開示の別の態様によれば、上記効果に加えて、機体温度変化の推定結果と実測結果とを比較して機体温度変化推定式を修正するので、予測の精度を高めることができる。
According to the present disclosure, the operation pattern of the temperature adjustment means (for example, information on the time to turn on/off the power or change the set temperature in the case of air conditioning), the scheduled processing start time and processing end scheduled time, and the influence temperature etc. The information can be used to quantitatively predict the effect of the temperature adjustment means on processing accuracy.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, by adopting the schedule changing means, the operation pattern of the temperature adjustment means for maintaining the machining accuracy and / or The processing schedule can be changed appropriately and easily.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, when the time to process a work is predetermined, the schedule changing means changes the operation pattern of the temperature adjustment means so that the required accuracy of the work can be satisfied. is changed, when machining that requires high accuracy is planned, the temperature of the machine can be stabilized before machining is started by, for example, operating the temperature adjusting means in advance to ensure machining accuracy. In this case, energy can be saved by turning off the temperature adjusting means or by loosening the range of the set temperature when there is no plan for machining that requires high accuracy.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, the operation pattern of the temperature adjustment means is changed so that the energy consumption of the temperature adjustment means is reduced. can determine the operation pattern of the temperature adjustment means.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, the schedule changing means changes the scheduled machining start time so that the amount of influence on the machining accuracy becomes smaller than the allowable value. By estimating the time until the amount of influence on accuracy falls below the allowable value, it becomes possible to schedule machining in consideration of the influence on machining accuracy. This is effective when the operation pattern of the temperature adjusting means is predetermined.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, a change in room temperature in the factory due to the temperature adjustment means is estimated by calculation using a physical model, and a change in body temperature of the machine tool is estimated based on the room temperature change. Furthermore, since the thermal displacement of the machine tool is estimated based on the machine body temperature change and the amount of influence on the machining accuracy is obtained, the influence on the actual workpiece accuracy can be accurately estimated.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the above effects, by changing the room temperature change prediction method according to the power supply state of the air conditioner, it is possible to accurately predict the room temperature change in the factory.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the effects described above, the room temperature change estimation formula is corrected by comparing the room temperature estimation result and the actual measurement result, so the prediction accuracy can be improved.
According to another aspect of the present disclosure, in addition to the effects described above, the aircraft temperature change estimation formula is corrected by comparing the aircraft temperature change estimation result and the actual measurement result, so the prediction accuracy can be improved.

工作機械を設置した工場及び加工精度診断装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of a factory in which machine tools are installed and a machining accuracy diagnosis device; FIG. 空調の電源投入時刻を決定する形態1の加工精度診断方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a machining accuracy diagnosis method of form 1 for determining the power-on time of air conditioning. 空調の電源投入時刻を決定するときの温度変化予測結果を表すグラフである。It is a graph showing the temperature change prediction result when determining the power-on time of air conditioning. 空調の電源投入時刻を決定するときの精度変化関数の計算結果を表すグラフである。It is a graph showing the calculation result of the accuracy change function when determining the power-on time of air conditioning. 空調のスケジュールが予め決まっている場合に加工スケジュールを決定する形態2の加工精度診断方法のフローチャートである。FIG. 10 is a flow chart of a second embodiment of a machining accuracy diagnosis method for determining a machining schedule when an air-conditioning schedule is determined in advance; FIG.

以下、本開示の実施の形態の一つとして形態1を図面に基づいて説明する。
図1は、本開示の第1の構成に係る加工精度診断装置を設けた工場の一例を示している。
工場1の中には、工作機械2,2と、工場内の温度を制御する空調3とが備えられている。空調3は、本開示の温度調整手段の一例である。
また、工作機械2,2の各部には、複数の機体温度センサ4,4・・が設置されている。工場1内には、複数の室温用温度センサ5,5・・が設置されている。工場1の外部には、外気温用温度センサ6が設置されている。室温用温度センサ5及び外気温用温度センサ6は、本開示の温度情報取得手段の一例である。室温用温度センサ5で取得される室温は、本開示の影響温度の一例である。
加工精度診断装置10は、各温度センサ4~6の情報を取得し、それらに基づいて分析を行い、工作機械2の加工スケジュールを決定したり、空調3の運転パターンを決定したりする。加工精度診断装置10は、工作機械2と別に設置してもよいし、工作機械2のNC装置に一部又は全部の機能を兼用させてもよい。加工精度診断装置10は、工場1の内部に設置されなくてもよい。なお、加工精度診断装置10は、CPU及びCPUに接続されたメモリを含んで構成され、それらにより動作制御が実現される。
A first embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of a factory provided with a machining accuracy diagnostic device according to the first configuration of the present disclosure.
A factory 1 is provided with machine tools 2 and 2 and an air conditioner 3 for controlling the temperature in the factory. The air conditioner 3 is an example of temperature adjustment means of the present disclosure.
Further, a plurality of machine body temperature sensors 4, 4, . . . In the factory 1, a plurality of room temperature sensors 5, 5, . . . are installed. Outside the factory 1, a temperature sensor 6 for outside air temperature is installed. The room temperature temperature sensor 5 and the outside temperature temperature sensor 6 are examples of the temperature information acquiring means of the present disclosure. The room temperature acquired by the room temperature sensor 5 is an example of the influence temperature of the present disclosure.
The machining accuracy diagnosis device 10 acquires information from each of the temperature sensors 4 to 6, performs analysis based on the information, determines a machining schedule for the machine tool 2, and determines an operation pattern for the air conditioner 3. The machining accuracy diagnosis device 10 may be installed separately from the machine tool 2, or the NC device of the machine tool 2 may share some or all of the functions. The machining accuracy diagnostic device 10 does not have to be installed inside the factory 1 . The machining accuracy diagnostic device 10 includes a CPU and a memory connected to the CPU, and these control the operation.

具体的には、加工精度診断装置10は、空調運転パターン設定部11と、加工条件設定部12と、精度変化許容値設定部13と、加工精度影響量予測部14と、スケジュール変更部15とを備えている。
空調運転パターン設定部11は、空調3をON/OFFさせるタイミングや設定温度等の運転パターンを設定する。運転パターンの設定は、図示しない入力手段によって行われる他、スケジュール変更部15からの指令によっても行われる。空調運転パターン設定部11は、本開示の温調動作パターン設定手段の一例である。
加工条件設定部12は、工作機械2における加工プログラムに基づく少なくとも加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻を設定する。この設定も、図示しない入力手段によって行われる他、スケジュール変更部15からの指令によっても行われる。加工条件設定部12は、本開示の加工条件設定手段の一例である。
精度変化許容値設定部13は、加工条件設定部12で設定する加工時間中における工作機械2の精度変化の許容値を設定する。この設定も、図示しない入力手段によって行われる。
Specifically, the machining accuracy diagnosis device 10 includes an air conditioning operation pattern setting unit 11, a machining condition setting unit 12, an accuracy change allowable value setting unit 13, a machining accuracy influence amount prediction unit 14, and a schedule change unit 15. It has
The air conditioning operation pattern setting unit 11 sets operation patterns such as the timing of turning on/off the air conditioner 3 and the set temperature. The operation pattern is set by an input means (not shown) or by a command from the schedule change unit 15 . The air conditioning operation pattern setting unit 11 is an example of the temperature control operation pattern setting means of the present disclosure.
The machining condition setting unit 12 sets at least the scheduled machining start time and the scheduled machining end time based on the machining program in the machine tool 2 . This setting is also performed by an input means (not shown) or by a command from the schedule changing section 15 . The processing condition setting unit 12 is an example of processing condition setting means of the present disclosure.
The accuracy change allowable value setting unit 13 sets an allowable value for accuracy change of the machine tool 2 during the machining time set by the machining condition setting unit 12 . This setting is also performed by an input means (not shown).

加工精度影響量予測部14は、空調運転パターン設定部11で設定された空調3の運転パターン、加工条件設定部12で設定された加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻、各温度センサ4~6の情報に基づいて、空調3による加工精度への影響量を予測する。加工精度影響量予測部14は、本開示の加工精度影響量予測手段の一例である。
スケジュール変更部15は、加工精度影響量予測部14で予測された加工精度への影響量と、精度変化許容値設定部13で設定された許容値とに基づいて、空調運転パターン設定部11の運転パターンと、加工条件設定部12の加工開始予定時刻との何れかを変更(再設定)する。スケジュール変更部15は、本開示のスケジュール変更手段の一例である。
The processing accuracy influence amount prediction unit 14 uses the operation pattern of the air conditioner 3 set by the air conditioning operation pattern setting unit 11, the scheduled processing start time and the scheduled processing end time set by the processing condition setting unit 12, and each of the temperature sensors 4 to 6. Based on the information, the amount of influence of the air conditioner 3 on the machining accuracy is predicted. The machining accuracy influence amount prediction unit 14 is an example of the machining accuracy influence amount prediction means of the present disclosure.
The schedule change unit 15 adjusts the air conditioning operation pattern setting unit 11 based on the amount of influence on the machining accuracy predicted by the machining accuracy influence amount prediction unit 14 and the allowable value set by the accuracy change allowable value setting unit 13. Either the operation pattern or the scheduled machining start time of the machining condition setting unit 12 is changed (reset). The schedule changing unit 15 is an example of the schedule changing means of the present disclosure.

本形態1では、加工条件設定部12によって予め工作機械2側の加工スケジュールが既に決定している場合を例として、加工精度影響量予測部14が空調3による加工精度への影響量を予測し、その予測に対して精度を確保できるようにスケジュール変更部15が空調3の運転パターンを変更する態様となっている。
通常、加工には高い加工精度を必要としない粗加工の段階と、高い加工精度が必要となる仕上加工の段階とがあるため、仕上加工のタイミングで工作機械2の温度変化が小さくなっていれば、ワークの要求精度を満たすことができる。
しかし、工作機械2の機体温度は、図3に示すように、工場1内室温の変化に対して遅れて変化する。そのため、室温変化が安定したとしても、工作機械2は温度変化が続いており、精度が不安定になる場合がある。そのため、工場1内の室温変化と共に工作機械2の機体温度変化を監視し、予測することが必要である。
そこで、加工精度影響量予測部14が工作機械2の精度変化を予測し、スケジュール変更部15が空調3の電源を投入するタイミングを決定する加工精度診断方法について、以下、図2のフローチャートと図3及び図4のグラフとを用いて説明する。
In the first embodiment, the machining schedule for the machine tool 2 has already been determined by the machining condition setting part 12 as an example. , the schedule change unit 15 changes the operation pattern of the air conditioner 3 so as to ensure the accuracy of the prediction.
Normally, machining has a rough machining stage that does not require high machining accuracy and a finishing machining stage that requires high machining accuracy. If so, the required accuracy of the workpiece can be satisfied.
However, the body temperature of the machine tool 2 changes with a delay with respect to the change in the room temperature inside the factory 1, as shown in FIG. Therefore, even if the change in room temperature stabilizes, the temperature of the machine tool 2 continues to change, and the accuracy may become unstable. Therefore, it is necessary to monitor and predict changes in the body temperature of the machine tool 2 as well as changes in the room temperature in the factory 1 .
Therefore, the machining accuracy diagnosis method in which the machining accuracy influence amount prediction unit 14 predicts the accuracy change of the machine tool 2 and the schedule change unit 15 determines the timing to turn on the air conditioner 3 will be described below with reference to the flowchart and diagram of FIG. 3 and the graphs of FIGS.

段階A1:工場1側の情報を取得する(温調動作パターン取得ステップ及び温度情報取得ステップ)。
工場1側の情報として、現在の工場1内の室温と、工場1外の気温及び空調3の電源の入切や設定温度を取得する。工場1内の室温としては工場1内に設けられた室温用温度センサ5で測定した現在値を使用する。工場1外の気温は、本形態1では外気温用温度センサ6で測定しているが、気象データなどの外部のデータを利用することもできる。さらに現在値だけでなく必要に応じて将来の変化の予報値を利用しても良い。空調3の電源の入切や設定温度の情報についても、必要に応じて現在の情報だけでなく空調3のスケジュールから将来の設定内容に関する情報も利用する。
Step A1: Acquire information on the factory 1 side (temperature control operation pattern acquisition step and temperature information acquisition step).
As information on the factory 1 side, the current room temperature inside the factory 1, the temperature outside the factory 1, and the power on/off and set temperature of the air conditioner 3 are acquired. As the room temperature in the factory 1, the current value measured by the room temperature sensor 5 provided in the factory 1 is used. The temperature outside the factory 1 is measured by the outside temperature sensor 6 in the first embodiment, but external data such as meteorological data can also be used. Furthermore, not only the current value but also the predicted value of future changes may be used as needed. As for the information on the power ON/OFF of the air conditioner 3 and the set temperature, not only the current information but also the information on the future setting content from the schedule of the air conditioner 3 is used as necessary.

段階A2:工作機械2側の情報を取得する(加工条件取得ステップ)。
工作機械2側の情報として、現在の機体温度と、加工スケジュール及び精度変化の許容値(許容精度変化)とを取得する。加工スケジュール及び許容精度変化の情報は、例えば図4のように工作機械2に予め設定しておく。まず、加工するワークの種類と、粗加工・仕上加工など加工の段階に応じて用意された加工プログラムについて、それらの加工要求精度を設定する。さらに、それぞれの加工プログラムをどの時間帯に実行する予定かを工作機械2に設定することで、工作機械2のそれぞれの時間帯における許容精度変化が設定される。図4の例では、月曜日9時~13時は粗加工のため許容精度変化50μm、13時~19時は仕上加工を行うため、許容精度変化は10μmに設定されている。
Step A2: Acquire information on the machine tool 2 side (machining condition acquisition step).
As information on the machine tool 2 side, the current machine body temperature, the machining schedule, and the allowable value of accuracy change (allowable accuracy change) are acquired. Information on the machining schedule and the change in allowable accuracy is set in advance in the machine tool 2 as shown in FIG. 4, for example. First, the required machining accuracy is set for machining programs prepared according to the type of workpiece to be machined and the stage of machining such as rough machining and finishing. Furthermore, by setting in the machine tool 2 in which time period each machining program is scheduled to be executed, the allowable accuracy change in each time period of the machine tool 2 is set. In the example of FIG. 4, the allowable accuracy change is set to 50 μm for rough machining on Mondays from 9:00 to 13:00, and the allowable accuracy change is set to 10 μm for finishing machining from 13:00 to 19:00.

段階A3:現在を空調3の電源投入(又は設定温度を変更する)時刻と仮定する。その後、電源投入時刻を、現在から加工終了までの間で変化させて段階A4~A7の計算を行い、熱変位による加工精度への影響を予測する。
段階A4:空調3の入切や設定変更に伴う工場1内の室温変化を予測する。
空調3をOFFにした場合の工場1内の室温変化を予測する。空調3をOFFにした場合、工場1内の室温:θinは、以下の式1のように工場1外の気温:θoutを入力とした一次遅れの変化で表される。式1は、本開示の室温変化推定式(空調電源OFF)の一例である。
Step A3: Assume that the current time is the time when the air conditioner 3 is powered on (or the set temperature is changed). After that, the power-on time is changed from the present to the end of machining, and the calculations of steps A4 to A7 are performed to predict the influence of thermal displacement on machining accuracy.
Step A4: Estimate changes in room temperature in the factory 1 due to turning on/off the air conditioner 3 and changing settings.
A room temperature change in the factory 1 when the air conditioner 3 is turned off is predicted. When the air conditioner 3 is turned off, the room temperature inside the factory 1: θ in is represented by a first-order lag change with the temperature outside the factory 1: θ out as input, as shown in Equation 1 below. Formula 1 is an example of a room temperature change estimation formula (air conditioning power OFF) of the present disclosure.

Figure 2023107737000002
Figure 2023107737000002

一方、空調3をONにした場合、工場1内の室温:θinは、以下の式2のように空調3の設定温度:θを入力とした一次遅れの変化で表される。式2は、本開示の室温変化推定式(空調電源ON)の一例である。 On the other hand, when the air conditioner 3 is turned on, the room temperature in the factory 1: θ in is represented by the change of the first-order lag with the set temperature of the air conditioner 3: θ C as an input, as shown in Equation 2 below. Equation 2 is an example of the room temperature change estimation equation (air conditioning power ON) of the present disclosure.

Figure 2023107737000003
Figure 2023107737000003

式1と式2とでは、時定数ToffとTonとの値により入力温度に対する室温変化の追従性が表されており、時定数の値が小さいほど素早い変化となる。通常、空調3がONのときの方が室温変化は素早いので、Toff≫Tonとなる。また、この値は、工場1内の空間の広さ、工場1の断熱性、空調3の出力などによって変化する。この値を予め同定しておけば、室温変化を予測することができる。
また、室温変化は、空調3がONのときも外気温の影響を受けることが考えられる。これについては、気温の変化の予測値を取込み、それをもとに時定数Tonの値を修正するようにする。例えば、冬季に暖房を使用したときの変化を予測する場合、外気温が低いほど室温が上がりにくくなるため、時定数Tonが大きくなるように値を修正する方法が考えられる。本形態1では式1と式2とを用いて予測するが、測定結果などに基づいて他の式を予測に使用しても良い。
In Equations 1 and 2, the values of the time constants T off and T on express the followability of the room temperature change to the input temperature, and the smaller the time constant, the faster the change. Normally, the room temperature changes more quickly when the air conditioner 3 is ON, so T off >>T on . Also, this value varies depending on the size of the space in the factory 1, the heat insulation of the factory 1, the output of the air conditioner 3, and the like. If this value is identified in advance, room temperature changes can be predicted.
Also, it is conceivable that the change in room temperature is affected by the outside air temperature even when the air conditioner 3 is ON. As for this, the value of the time constant T on is corrected based on the predicted value of the temperature change. For example, when predicting a change when heating is used in winter, the lower the outside air temperature, the more difficult it is for the room temperature to rise. In the present embodiment 1, prediction is performed using formulas 1 and 2, but other formulas may be used for prediction based on measurement results and the like.

段階A5:空調3の消費電力を予測する。例えば、以下の式3により消費電力を概算できる。式3の第一項は空調3の立ち上げ時に要する消費電力、第二項は工場1外の気温の影響を受ける場合に、工場1内の室温を一定温度に保つために必要な消費電力である。 Step A5: Predict the power consumption of the air conditioner 3 . For example, the power consumption can be approximated by Equation 3 below. The first term in Equation 3 is the power consumption required to start up the air conditioner 3, and the second term is the power consumption required to keep the room temperature inside the factory 1 at a constant temperature when affected by the temperature outside the factory 1. be.

Figure 2023107737000004
Figure 2023107737000004

段階A6:空調3の電源投入後の工作機械2の機体温度変化及び熱変位を予測する。工作機械2が置かれた環境の室温が変化すると、それに遅れて機体温度も変化する。このときの機体温度変化は室温変化を入力とした一次遅れの応答で表せる。この応答は以下の式4のような差分方程式を使い逐次計算することで求められる。式4は、本開示の機体温度変化推定式の一例である。 Step A6: Estimate the body temperature change and thermal displacement of the machine tool 2 after the air conditioner 3 is powered on. When the room temperature of the environment in which the machine tool 2 is placed changes, the machine body temperature also changes. The airframe temperature change at this time can be represented by a first-order lag response with the room temperature change as the input. This response is obtained by successive calculations using a difference equation such as Equation 4 below. Equation 4 is an example of the airframe temperature change estimation equation of the present disclosure.

Figure 2023107737000005
Figure 2023107737000005

各工作機械2ごと、及び各温度測定箇所ごとに式4の計算を行い、式1と式2とで予測した室温変化が生じた時の各部の機体温度変化を推定する。さらに、推定した工作機械2の機体温度変化から、工作機械2の熱変位による精度変化を予測する。この精度変化は、以下の式5のように、機体温度の関数で表すことができる。以降、この関数を工作機械2の精度変化関数と呼ぶ。精度変化関数をどのような関数とするかは実験や解析に基づいて予め決定しておく。 Equation 4 is calculated for each machine tool 2 and for each temperature measurement point, and body temperature changes at each part when room temperature changes predicted by Equations 1 and 2 are estimated. Furthermore, the accuracy change due to thermal displacement of the machine tool 2 is predicted from the estimated body temperature change of the machine tool 2 . This accuracy change can be expressed as a function of airframe temperature, as in Equation 5 below. This function is hereinafter referred to as an accuracy change function of the machine tool 2 . The function to be used as the accuracy change function is determined in advance based on experiments and analyses.

Figure 2023107737000006
Figure 2023107737000006

精度変化関数は、具体的には、例えば以下の式6のように工作機械2の各部の温度の一次式で表すことができる。 Specifically, the accuracy change function can be expressed by a linear expression of the temperature of each part of the machine tool 2, for example, as shown in Equation 6 below.

Figure 2023107737000007
Figure 2023107737000007

この方法では、工作機械2の複数の構造体、例えばベッド、コラム、主軸などに温度センサを取り付け、それらの温度に対し、予め設定した比例定数を掛け、足し合わせることで工作機械2の熱変位を推定する。比例定数は、FEM解析あるいは実測により温度と熱変位との関係を求めて同定することができる。
本形態1では、工作機械2に機体温度センサ4を設け、現在の温度情報を使って機体の温度変化を予測しているが、必ずしも工作機械の精度変化の予測のために機体温度センサを設置する必要はない。また、工作機械の精度変化関数としては、式6に示した一次式以外の式も考えられる。さらに、例えば機械の周囲の室温のばらつきなど、機体温度以外の変数を用いることも可能である。
In this method, temperature sensors are attached to a plurality of structures of the machine tool 2, such as the bed, column, spindle, etc., and the temperatures of these are multiplied by preset proportionality constants and added up to determine the thermal displacement of the machine tool 2. to estimate The constant of proportionality can be identified by obtaining the relationship between temperature and thermal displacement by FEM analysis or actual measurement.
In Embodiment 1, the machine tool 2 is provided with the body temperature sensor 4, and the current temperature information is used to predict the temperature change of the machine body. do not have to. Further, as the accuracy change function of the machine tool, an expression other than the linear expression shown in Expression 6 is conceivable. Additionally, variables other than airframe temperature may be used, such as variations in room temperature around the machine.

段階A7:ワーク加工中の工作機械2の精度変化を予測する。段階A6で求めた工作機械2の精度変化関数について、段階A2で設定した加工スケジュールに対応する時間帯での変化の幅を計算することで、以下の式7のようにそれぞれのワーク加工中の工作機械2の精度変化を予測・推定できる。式5~式7は、本開示の熱変位推定式の一例であり、式7で求めた精度変化は、加工時間内における熱変位の変化量(加工精度への影響量)の一例である。 Step A7: Predict the accuracy change of the machine tool 2 during work machining. Regarding the accuracy change function of the machine tool 2 obtained in step A6, by calculating the width of change in the time zone corresponding to the machining schedule set in step A2, the following equation 7 shows the accuracy change function for each work being machined. Accuracy change of the machine tool 2 can be predicted/estimated. Equations 5 to 7 are examples of thermal displacement estimation equations of the present disclosure, and the change in accuracy obtained by Equation 7 is an example of the amount of change in thermal displacement within the machining time (the amount of influence on machining accuracy).

Figure 2023107737000008
Figure 2023107737000008

段階A8:全ての電源投入時刻に対して計算が終了したか判定する。電源投入時刻=加工終了予定時刻となったら計算を終了する。
段階A9:段階A8の判定で電源投入時刻=加工終了予定時刻でなければ、仮定する空調3の電源投入時刻を後にずらし、段階A4~A7の計算を繰り返す。段階A3~A9が本開示の加工精度影響量予測ステップとなる。
段階A10:ワーク加工中の精度変化<精度変化の許容値(許容精度変化)の条件を満たし、空調3の消費電力の予測値が最小となる時刻を空調3の電源投入時刻とする(スケジュール変更ステップ)。
Step A8: Determine whether the calculations have been completed for all power-on times. When the power-on time=scheduled machining end time, the calculation ends.
Step A9: If it is determined in step A8 that the power-on time is not equal to the scheduled machining end time, the assumed power-on time of the air conditioner 3 is shifted later, and the calculations of steps A4 to A7 are repeated. Steps A3 to A9 are machining accuracy influence amount prediction steps of the present disclosure.
Step A10: Satisfying the condition of accuracy change during workpiece machining<permissible value of accuracy change (permissible accuracy change), and setting the time at which the predicted value of the power consumption of the air conditioner 3 to be the minimum is the power-on time of the air conditioner 3 (schedule change step).

以上のフローに基づき、空調3の電源投入のタイミングを決定する例を図3に示す。この例では、金曜日の夜に空調3の電源をOFFにしたとき、週末休みの後の月曜日に行う加工で精度を確保するためには、どのタイミングで空調3を立ち上げたら良いかを求めている。このシミュレーションでは、結果を分かりやすくするため、空調の設定温度θは20℃一定、工場1外の気温θoutは10℃一定と仮定している。また、空調OFFでの室温変化の時定数Toff=360(分)、空調ONでの室温変化の時定数Ton=60(分)として式1と式2とに基づいて計算している。これらの値は実験や計算により予め同定しておく。
金曜日の夕方に空調3をOFFにすると、外気温の影響により、工場1の室温θinは徐々に下がっていく。室温変化から遅れて、各部位の機体温度θm,1、θm,2、θm,3も低下していく。室温変化からの遅れ度合いは部位によって異なり、この遅れ度合いの違いにより機械に温度差ができるため、熱変位が生じることになる。また、この遅れ度合いは式4で示した時定数で表すことができる。図3の例では、機体温度変化の時定数をそれぞれTm,1=240(分)、Tm,2=180(分)、Tm,3=120(分)として、式4に基づいて計算している。機体温度変化の時定数の値も実験や計算により予め同定しておく。
FIG. 3 shows an example of determining the power-on timing of the air conditioner 3 based on the above flow. In this example, when the power of the air conditioner 3 is turned off on Friday night, the timing to start the air conditioner 3 is determined in order to ensure the accuracy in the processing performed on Monday after the weekend holiday. there is In this simulation, in order to make the results easier to understand, it is assumed that the set temperature θ C of the air conditioner is constant at 20°C and the air temperature θ out outside the factory 1 is constant at 10°C. Calculations are made based on Equations 1 and 2 with the time constant T off =360 (minutes) for room temperature change with the air conditioner OFF and the time constant T on for room temperature change with the air conditioner ON =60 (minutes). These values are identified in advance by experiments and calculations.
When the air conditioner 3 is turned off on Friday evening, the room temperature θ in of the factory 1 gradually decreases due to the outside temperature. Airframe temperatures θ m,1 , θ m,2 , and θ m,3 of each part also decrease with a delay from the change in room temperature. The degree of delay from the change in room temperature differs depending on the part, and the difference in the degree of delay causes a temperature difference in the machine, resulting in thermal displacement. Also, the degree of delay can be represented by the time constant shown in Equation (4). In the example of FIG. 3, the time constants of airframe temperature changes are T m,1 =240 (minutes), T m,2 =180 (minutes), and T m,3 =120 (minutes), and based on Equation 4, calculating. The value of the time constant of airframe temperature change is also identified in advance by experiments and calculations.

一方、空調3の電源を投入した時は、まず工場1の室温θinが設定温度に近づくように上昇していき、遅れて機体温度θm,1、θm,2、θm,3も上昇する。ここでの問題は、室温が元に戻り一定になっていたとしても、機体温度変化が続いており、加工精度が不安定になる場合があることである。そのため、加工を行う前に充分前もって空調3の電源を立ち上げておく必要がある。また、空調3の消費電力は式3により求められるが、この例では空調3の電源投入時の室温は10℃であり、立ち上げ時の消費電力は投入時刻によらず一定である。外気温も10℃一定と仮定しているため、空調3の消費電力は電源を入れている時間に応じて長くなる計算となる。そのため、加工精度を満足できる範囲で、可能な限り電源投入時刻を遅らせれば良いことになる。 On the other hand, when the power of the air conditioner 3 is turned on, the room temperature θ in of the factory 1 first rises so as to approach the set temperature. Rise. The problem here is that even if the room temperature returns to its original state and becomes constant, the body temperature continues to change, and the machining accuracy may become unstable. Therefore, it is necessary to turn on the power of the air conditioner 3 well in advance before processing. The power consumption of the air conditioner 3 is obtained by Equation 3. In this example, the room temperature when the power of the air conditioner 3 is turned on is 10° C., and the power consumption at startup is constant regardless of the time of power-on. Since the outside air temperature is also assumed to be constant at 10° C., the power consumption of the air conditioner 3 is calculated to increase according to the time the power is on. Therefore, the power-on time should be delayed as long as the processing accuracy is satisfied.

図4の例では、月曜日9時~13時は粗加工のため許容精度変化50μm、13時~19時は仕上加工を行うため、許容精度変化は10μmに設定されている。また、この例では工作機械2の精度変化関数ΔXは、3箇所の機体温度を用いて、以下の式8で計算している。 In the example of FIG. 4, the allowable accuracy change is set to 50 μm for rough machining on Mondays from 9:00 to 13:00, and the allowable accuracy change is set to 10 μm for finishing machining from 13:00 to 19:00. Also, in this example, the accuracy change function ΔX m of the machine tool 2 is calculated by the following equation 8 using the machine body temperature at three locations.

Figure 2023107737000009
Figure 2023107737000009

このとき、図2のフローチャートの方法に従ってワークの精度変化ΔXを計算すると、月曜日の午前3時に空調3の電源を立ち上げれば、粗加工、仕上加工共に許容精度変化内に収まることが分かる。判断結果に基づいて自動的に空調3の電源が立ち上がるように設定しておけば、月曜日の始業前の午前3時に工場1の空調3が自動で立ち上がり、始業後に機械の温度変化が安定した状態で加工を開始することができる。
式5では、単純にある場所の機体温度に比例するとして精度変化関数を求めたが、精度変化関数の式は任意に設定することができる。例えば、複数の箇所の室温や機体温度のばらつき、温度変化の微分値などの式も考えられる。
At this time, if the work accuracy change ΔX w is calculated according to the method of the flow chart in FIG. If the power supply of the air conditioner 3 is set to automatically turn on based on the judgment result, the air conditioner 3 of the factory 1 will automatically turn on at 3:00 a.m. before the start of work on Monday, and the temperature change of the machine will be stable after the start of work. can start processing.
In Equation 5, the accuracy change function is obtained simply assuming that it is proportional to the airframe temperature at a certain location, but the accuracy change function can be set arbitrarily. For example, a formula for variations in room temperature and airframe temperature at a plurality of locations, a differential value of temperature change, and the like is also conceivable.

このように、上記形態1の工作機械2の加工精度診断装置10は、空調3の動作パターンを設定する空調運転パターン設定部11と、工作機械2による加工開始予定時刻と加工終了予定時刻とを設定する加工条件設定部12と、空調3による工場1内の室温及び工場1外の気温を取得する室温用温度センサ5及び外気温用温度センサ6と、空調運転パターン設定部11から取得した空調3の動作パターンと、加工条件設定部12から取得した加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻と、室温用温度センサ5及び外気温用温度センサ6から取得した工場1内の室温及び工場1外の気温、空調運転パターン設定部11から取得した空調3の設定温度と、に基づいて、空調3による加工精度への影響量を予測する加工精度影響量予測部14とを備えて上記加工精度診断方法を実行する。
この構成によれば、空調3の動作パターンと、加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻と、工場1内の室温などの情報を用いて、空調3による加工精度への影響を定量的に予測することができる。
As described above, the machining accuracy diagnostic device 10 for the machine tool 2 of Embodiment 1 sets the air conditioning operation pattern setting unit 11 for setting the operation pattern of the air conditioner 3, and the scheduled start time and scheduled end time of machining by the machine tool 2. A processing condition setting unit 12 to be set, a room temperature sensor 5 and an outside temperature temperature sensor 6 that acquire the room temperature inside the factory 1 and the temperature outside the factory 1 by the air conditioning 3, and the air conditioning operation pattern setting unit 11. 3 operation pattern, the scheduled processing start time and the scheduled processing end time acquired from the processing condition setting unit 12, the room temperature inside the factory 1 acquired from the room temperature sensor 5 and the outside temperature sensor 6, and the temperature outside the factory 1 A processing accuracy influence amount prediction unit 14 for predicting the amount of influence of the air conditioner 3 on the processing accuracy based on the air temperature and the set temperature of the air conditioner 3 acquired from the air conditioning operation pattern setting unit 11. The above processing accuracy diagnosis method. to run.
According to this configuration, the influence of the air conditioner 3 on the machining accuracy is quantitatively predicted using information such as the operation pattern of the air conditioner 3, the scheduled machining start time, the scheduled machining end time, and the room temperature in the factory 1. be able to.

特に、予測された加工精度への影響量に基づいて、空調運転パターン設定部11により設定された空調3の動作パターンを変更するスケジュール変更部15をさらに備えるので、予測した加工精度への影響に応じて、加工精度を維持するための空調3の動作パターンを適切且つ容易に変更することができる。
また、スケジュール変更部15は、加工精度影響量予測部14によって予測される加工精度への影響量と、加工条件設定部12から取得された加工時間中において予め設定された精度変化の許容値との比較に基づいて、空調3の動作パターンを変更するので、高精度が必要な加工が予定されている時は、予め空調3を動作させるなどして、加工開始前に機械の温度を安定させて加工精度を確保することができる。この場合、高精度が必要な加工の予定がない時は空調3をOFFにしたり、設定温度の幅を緩くしたりすることでエネルギーを節約することができる。
さらに、スケジュール変更部15は、工場1内の室温と、空調3の設定温度と、工場1外の気温とを用いて空調3の消費電力(消費エネルギー)を予測し、加工精度への影響量が精度変化の許容値よりも小さくなる条件を満たし、且つ空調3の消費電力の予測値が最小となるように空調3の動作パターンを変更するので、消費エネルギーを節約しつつ、要求精度を満たせるように空調3の動作パターンを決定することができる。
In particular, since the schedule changing unit 15 is further provided for changing the operation pattern of the air conditioner 3 set by the air conditioning operation pattern setting unit 11 based on the predicted amount of influence on the machining accuracy, the predicted influence on the machining accuracy can be Accordingly, the operation pattern of the air conditioner 3 for maintaining machining accuracy can be appropriately and easily changed.
In addition, the schedule change unit 15 calculates the amount of influence on the machining accuracy predicted by the machining accuracy influence amount prediction unit 14 and the allowable value of accuracy change set in advance during the machining time acquired from the machining condition setting unit 12. Since the operation pattern of the air conditioner 3 is changed based on the comparison, when machining that requires high precision is planned, the air conditioner 3 should be operated in advance to stabilize the temperature of the machine before starting machining. machining accuracy can be ensured. In this case, energy can be saved by turning off the air conditioner 3 when there is no plan for machining that requires high accuracy, or by setting the range of temperature loosely.
Furthermore, the schedule change unit 15 predicts the power consumption (energy consumption) of the air conditioner 3 using the room temperature in the factory 1, the set temperature of the air conditioner 3, and the temperature outside the factory 1, and the amount of influence on the machining accuracy is smaller than the permissible value of accuracy change, and the operation pattern of the air conditioner 3 is changed so that the predicted value of the power consumption of the air conditioner 3 is minimized, so that the required accuracy can be satisfied while saving energy consumption. Thus, the operation pattern of the air conditioner 3 can be determined.

そして、加工精度影響量予測部14は、加工条件設定部12から取得された加工時間内において、予め設定された室温変化推定式により、室温用温度センサ5で測定された工場1内の現在の室温と、工場1外の気温とに基づいて工場1内の室温変化を推定すると共に、推定された工場1内の室温変化に基づいて、予め設定された機体温度変化推定式により、工作機械2の機体温度変化を推定し、予測された工作機械2の機体温度変化に基づいて、予め設定された熱変位推定式により、工作機械2の熱変位を推定して、加工時間内における熱変位の変化量を加工精度への影響量として求める。
すなわち、物理モデルを用いた計算により空調3による工場1内の室温変化を推定してその室温変化に基づいて工作機械2の機体温度変化を推定し、さらに機体温度変化に基づいて工作機械2の熱変位を推定して加工精度への影響量を求めるので、実際のワーク精度への影響を正確に見積もることができる。
特に、加工精度影響量予測部14は、室温変化推定式による室温変化の推定の際、空調3の電源が入っている時は空調3の設定温度を入力とし、空調3の電源が切れている時は工場1外の気温を入力として工場1内の室温変化を推定するので、工場1内の室温変化を精度よく予測可能となる。
Then, the machining accuracy influence amount prediction unit 14 calculates the current temperature inside the factory 1 measured by the room temperature sensor 5 according to a preset room temperature change estimation formula within the machining time acquired from the machining condition setting unit 12. The room temperature change in the factory 1 is estimated based on the room temperature and the temperature outside the factory 1, and the machine tool 2 is calculated based on the estimated room temperature change in the factory 1 using a preset machine body temperature change estimation formula. based on the predicted temperature change of the machine tool 2, estimate the thermal displacement of the machine tool 2 by a preset thermal displacement estimation formula, and estimate the thermal displacement of the machine tool 2 within the machining time The amount of change is obtained as the amount of influence on machining accuracy.
That is, by calculation using a physical model, the room temperature change in the factory 1 due to the air conditioning 3 is estimated, the body temperature change of the machine tool 2 is estimated based on the room temperature change, and the machine tool 2 temperature change is further based on the body temperature change. Since the amount of influence on machining accuracy is obtained by estimating thermal displacement, the influence on actual workpiece accuracy can be accurately estimated.
In particular, when estimating the room temperature change by the room temperature change estimation formula, the machining accuracy influence amount prediction unit 14 receives the set temperature of the air conditioner 3 when the power of the air conditioner 3 is on, and the power of the air conditioner 3 is off. Since the temperature outside the factory 1 is used as an input to estimate the change in the room temperature inside the factory 1, the change in the room temperature inside the factory 1 can be predicted with high accuracy.

本開示の形態2について、以下、説明する。
上記形態1では、加工スケジュールが予め決まっており、それに基づいて要求精度を確保できるように前もって空調3の電源を投入する方法を説明した。一方、空調3の電源を入れる時間が既に決まっており、それに対して加工開始予定時刻を決める場合も考えられる。その場合には、室温変化が安定して、要求精度を確保できるようになるまでに必要な時間を求めればよい。以下、本開示の第2の構成に係る具体例について説明する。但し、加工精度診断装置10の構成は上記形態1と同じであるため、処理が異なる加工精度診断方法について図5のフローチャートに基づいて説明する。
段階B1:工場1側の情報として、現在の工場1内の室温と、工場1外の気温及び空調3の電源の入切や設定温度を取得する(温調動作パターン取得ステップ及び温度情報取得ステップ)。図2の段階A1で説明した処理と同じである。
段階B2:工作機械2側の情報として、現在の機体温度と加工スケジュール及び許容精度変化との情報を取得する(加工条件取得ステップ)。加工スケジュールについて、加工所要時間は加工によって決まるため固定値であるが、加工開始予定時刻はこの時点では未定であり、後の段階B6の処理を行った後に決定される。
段階B3:空調3の電源投入または設定温度を変更する時刻を設定する。
段階B4:空調3の入切や設定変更に伴う工場1内の室温変化を予測する。計算の方法は段階A4と同じである。
段階B5:空調3の電源投入後の工作機械2の機体温度変化及び熱変位を予測する。計算の方法は段階A6と同じである。
Form 2 of the present disclosure will be described below.
In the above embodiment 1, the method of turning on the power of the air conditioner 3 in advance so as to ensure the required accuracy based on the predetermined machining schedule has been described. On the other hand, it is conceivable that the time for turning on the air conditioner 3 has already been determined, and the scheduled processing start time is determined accordingly. In that case, it is sufficient to find the time required until the change in room temperature stabilizes and the required accuracy can be secured. A specific example according to the second configuration of the present disclosure will be described below. However, since the configuration of the machining accuracy diagnostic device 10 is the same as that of the above embodiment 1, the machining accuracy diagnostic method with different processing will be described based on the flowchart of FIG.
Step B1: As information on the factory 1 side, the current room temperature inside the factory 1, the temperature outside the factory 1, and the power on/off and set temperature of the air conditioner 3 are acquired (temperature control operation pattern acquisition step and temperature information acquisition step ). This is the same as the process described in step A1 of FIG.
Step B2: As information on the machine tool 2 side, acquire information on the current machine body temperature, machining schedule, and allowable accuracy change (machining condition acquisition step). Regarding the machining schedule, the required machining time is determined by the machining and is a fixed value, but the expected machining start time is undecided at this point and will be determined after the process of the subsequent step B6 is performed.
Step B3: Set the time to turn on the air conditioner 3 or change the set temperature.
Step B4: Estimate changes in the room temperature in the factory 1 due to turning on/off the air conditioner 3 and changing the settings. The calculation method is the same as step A4.
Step B5: Estimate the body temperature change and thermal displacement of the machine tool 2 after the power of the air conditioner 3 is turned on. The calculation method is the same as step A6.

段階B6:ワーク加工開始予定時刻を変えていったときのワーク加工中の精度変化を予測する。
ワークの加工に必要な時間は一定であるので、ワークの加工開始時刻tw,startを後にずらすと、ワークの加工終了時刻tw,endも後にずれることになる。式4において、tw,startとtw,endとを変化させながら、ワーク加工中の精度変化ΔXを求める。段階B3~B6が本開示の加工精度影響量予測ステップとなる。
段階B7:段階B6の処理の結果として、ワーク加工中の精度変化<精度変化の許容値の条件を満たす加工開始予定時刻を表示する(スケジュール変更ステップ)。
図3と図4とに示した条件では、空調3の電源投入後、工作機械2の温度変化が安定し仕上加工を行えるようになるまで10時間要することが分かる。この時間を加工精度安定化時間として工作機械2の操作画面などに表示すれば、オペレータは工作機械2の温度変化が安定した後に仕上加工を行うように加工スケジュールを決定することができる。
Step B6: Predict the change in accuracy during machining of the workpiece when the scheduled workpiece machining start time is changed.
Since the time required for machining a workpiece is constant, if the machining start time tw,start of the workpiece is shifted later, the machining end time tw,end of the workpiece is also shifted later. In Equation 4, while changing tw ,start and tw ,end , the accuracy change .DELTA.Xw during machining of the workpiece is obtained. Steps B3 to B6 are machining accuracy influence amount prediction steps of the present disclosure.
Step B7: As a result of the processing of step B6, display the scheduled machining start time that satisfies the condition of accuracy change during workpiece machining<accuracy change tolerance (schedule change step).
Under the conditions shown in FIGS. 3 and 4, it can be seen that it takes 10 hours after the power supply of the air conditioner 3 is turned on until the temperature change of the machine tool 2 stabilizes and finishing can be performed. By displaying this time as the machining accuracy stabilization time on the operation screen of the machine tool 2, the operator can determine the machining schedule so as to perform the finishing machining after the temperature change of the machine tool 2 stabilizes.

このように、上記形態2の加工精度診断装置10及び加工精度診断方法においても、空調3の動作パターンと、加工開始予定時刻及び加工終了予定時刻と、工場1内の室温などの情報を用いて、空調3による加工精度への影響を定量的に予測することができる。
特に、予測された加工精度への影響量に基づいて、加工条件設定部12により設定された加工開始予定時刻を変更するスケジュール変更部15をさらに備えるので、予測した加工精度への影響に応じて、加工精度を維持するための加工スケジュールを適切且つ容易に変更することができる。
また、スケジュール変更部15は、加工精度影響量予測部14によって予測された加工精度への影響量が、加工条件設定部12から取得された加工時間中において予め設定された精度変化の許容値よりも小さくなるように加工開始予定時刻を変更するので、空調3による加工精度への影響量が許容値以下となるまでの時間を予測することで、加工精度への影響を考慮して加工のスケジュールを立てられるようになる。これは、空調3の動作パターンが予め決まっている場合に有効である。
As described above, in the machining accuracy diagnostic device 10 and the machining accuracy diagnostic method of Embodiment 2 as well, information such as the operation pattern of the air conditioner 3, the scheduled machining start time, the scheduled machining end time, and the room temperature in the factory 1 is used. , the influence of the air conditioning 3 on the machining accuracy can be quantitatively predicted.
In particular, since it further includes a schedule change unit 15 that changes the scheduled machining start time set by the machining condition setting unit 12 based on the predicted amount of influence on machining accuracy, , the machining schedule for maintaining the machining accuracy can be appropriately and easily changed.
In addition, the schedule change unit 15 determines that the amount of influence on machining accuracy predicted by the amount of machining accuracy influence amount prediction unit 14 is greater than the allowable value of accuracy change set in advance during the machining time acquired from the machining condition setting unit 12. Therefore, by estimating the time until the amount of influence on the machining accuracy due to the air conditioning 3 falls below the allowable value, the machining schedule is scheduled in consideration of the influence on the machining accuracy. to be able to stand This is effective when the operation pattern of the air conditioner 3 is predetermined.

以下、各形態1,2に共通する変更例について説明する。
上記式1、式2、式4では、温度変化を予測するにあたり、時定数Ton、Toff、Tm,iをそれぞれ用いているが、予測を行うにあたり、これらの値を予め同定しておく必要がある。工場1の広さや機械構造の体積、材料の物性値などから計算によって求めるほか、実測結果に基づいて値を同定する方法が考えられる。公知のパラメータ探索手法を用いて、実測結果と予測結果との誤差が小さくなるように、時定数Ton、Toff、Tm,iの値を決定すればよい。このように推定結果と実測結果とを比較して推定式を修正すれば、予測の精度を高めることができる。
さらに、加工精度診断装置10を運用するに当たり、工場1内の室温用温度センサ5や工作機械2の機体温度センサ4で実測した温度の情報を用いてパラメータを同定し更新できるようにすれば、予測の精度をさらに向上させることができるようになる。
Modifications common to the first and second forms will be described below.
In Equations 1, 2, and 4 above, the time constants T on , T off , and T m,i are used to predict the temperature change. need to leave In addition to calculating the area of the factory 1, the volume of the machine structure, and the physical property values of the materials, a method of identifying the values based on the results of actual measurements is conceivable. The values of the time constants T.sub.on , T.sub.off , and T.sub.m,i may be determined using a known parameter search method so that the error between the actual measurement result and the prediction result is small. By comparing the estimation result and the actual measurement result and correcting the estimation formula in this manner, the accuracy of prediction can be improved.
Furthermore, when operating the machining accuracy diagnostic device 10, if it is possible to identify and update parameters using temperature information actually measured by the room temperature sensor 5 in the factory 1 and the body temperature sensor 4 of the machine tool 2, Prediction accuracy can be further improved.

また、上記形態1,2では、式1から式5に示したような物理モデルに基づく式を用いて、室温変化、工作機械2の温度変化、工作機械2の熱変位の順に計算して加工精度への影響量を計算しているが、加工精度への影響量を求める際に、必ずしも理論的な式に基づいた計算を行わなくても良い。例えば、機械学習の手法を用いて、加工時間や温度情報などを入力として加工精度への影響量を計算するモデルを作成することもできる。
さらに、上記形態1,2では、スケジュール変更部は、加工精度への影響量に基づいて、空調の動作パターンと加工開始予定時刻との一方を変更しているが、両方を変更することもできる。
工作機械及び空調、各温度センサの数や配置は、上記形態1,2に限定されない。
温度調整手段は、上記形態1,2で例示した空調の他、例えばコラムに設けたオイルジャケット(冷却通路)のように工作機械の機体に直接設けられて温度調整を行う温調装置も含まれる。この場合、取得される影響温度は冷却液の温度となり、機体温度変化の時定数もオイルジャケットを使用した際の値となる。「温度調整」は、冷却に限らず、加温する場合も含まれる。
Further, in the above-described forms 1 and 2, using equations based on physical models such as equations 1 to 5, room temperature change, temperature change of the machine tool 2, and thermal displacement of the machine tool 2 are calculated in this order to perform machining. Although the amount of influence on accuracy is calculated, it is not always necessary to perform calculations based on theoretical formulas when obtaining the amount of influence on machining accuracy. For example, a machine learning technique can be used to create a model that calculates the amount of influence on machining accuracy by inputting machining time, temperature information, and the like.
Furthermore, in Embodiments 1 and 2, the schedule change unit changes one of the air conditioning operation pattern and the scheduled processing start time based on the amount of influence on the processing accuracy, but both can be changed. .
The number and arrangement of machine tools, air conditioners, and temperature sensors are not limited to the first and second modes.
In addition to the air conditioning exemplified in Embodiments 1 and 2 above, the temperature control means includes a temperature control device that is directly provided in the body of the machine tool, such as an oil jacket (cooling passage) provided in the column, for temperature control. . In this case, the acquired influence temperature is the temperature of the cooling liquid, and the time constant of airframe temperature change is also the value when the oil jacket is used. "Temperature adjustment" includes not only cooling but also heating.

1・・工場、2・・工作機械、3・・空調、4・・機体温度センサ、5・・室温用温度センサ、6・・外気温用温度センサ、10・・加工精度診断装置、11・・空調運転パターン設定部、12・・加工条件設定部、13・・精度変化許容値設定部、14・・加工精度影響量予測部、15・・スケジュール変更部。 1 Factory 2 Machine tool 3 Air conditioning 4 Body temperature sensor 5 Room temperature sensor 6 Outside temperature sensor 10 Machining accuracy diagnosis device 11 Air conditioning operation pattern setting unit 12 Machining condition setting unit 13 Accuracy change allowable value setting unit 14 Machining accuracy influence amount prediction unit 15 Schedule change unit.

Claims (15)

工作機械が設置される工場において、前記工作機械の機体温度に影響を与える温度調整手段によって前記機体温度が変化した場合の加工精度への影響を予測、診断する加工精度診断装置であって、
前記温度調整手段の動作パターンを設定する温調動作パターン設定手段と、
前記工作機械による少なくとも加工開始予定時刻と加工終了予定時刻とを設定する加工条件設定手段と、
前記温度調整手段による前記機体温度への影響温度及び/又は前記工場外の気温を取得する温度情報取得手段と、
前記温調動作パターン設定手段から取得した前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件設定手段から取得した前記加工開始予定時刻及び前記加工終了予定時刻と、前記温度情報取得手段から取得した前記影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温調動作パターン設定手段から取得した前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つと、に基づいて、前記温度調整手段による前記加工精度への影響量を予測する加工精度影響量予測手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の加工精度診断装置。
A machining accuracy diagnostic device for estimating and diagnosing the influence on machining accuracy when the body temperature of the machine tool is changed by a temperature adjusting means that affects the body temperature of the machine tool in a factory where the machine tool is installed,
temperature control operation pattern setting means for setting an operation pattern of the temperature control means;
machining condition setting means for setting at least a scheduled machining start time and a scheduled machining end time by the machine tool;
a temperature information acquiring means for acquiring the influence temperature on the machine body temperature by the temperature adjusting means and/or the air temperature outside the factory;
The operation pattern of the temperature adjustment means acquired from the temperature adjustment operation pattern setting means, the scheduled processing start time and the scheduled processing end time acquired from the processing condition setting means, and the influence acquired from the temperature information acquisition means The amount of influence of the temperature adjustment means on the machining accuracy based on at least one of the temperature and/or the air temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjustment means acquired from the temperature adjustment operation pattern setting means. Machining accuracy influence amount prediction means for predicting
A machining accuracy diagnostic device for a machine tool, comprising:
予測された前記加工精度への影響量に基づいて、前記温調動作パターン設定手段により設定された前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件設定手段により設定された前記加工開始予定時刻との少なくとも一方を変更するスケジュール変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の工作機械の加工精度診断装置。 The operation pattern of the temperature adjusting means set by the temperature adjusting operation pattern setting means and the scheduled machining start time set by the machining condition setting means based on the predicted amount of influence on the machining accuracy. 2. The machining accuracy diagnostic apparatus for a machine tool according to claim 1, further comprising schedule changing means for changing at least one of the two. 前記スケジュール変更手段は、前記加工精度影響量予測手段によって予測される前記加工精度への影響量と、前記加工条件設定手段から取得された加工時間中において予め設定された前記影響量の許容値との比較に基づいて、前記温度調整手段の動作パターンを変更することを特徴とする請求項2に記載の工作機械の加工精度診断装置。 The schedule change means is configured to change the influence amount on the machining accuracy predicted by the machining accuracy influence amount prediction means and an allowable value of the influence amount set in advance during the machining time acquired from the machining condition setting means. 3. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 2, wherein the operation pattern of said temperature adjusting means is changed based on the comparison of the . 前記スケジュール変更手段は、前記影響温度と、前記温度調整手段の設定温度と、前記工場外の気温とを用いて前記温度調整手段の消費エネルギーを予測し、
前記加工精度への影響量が前記許容値よりも小さくなる条件を満たし、且つ前記温度調整手段の消費エネルギーが最小となるように前記温度調整手段の動作パターンを変更することを特徴とする請求項3に記載の工作機械の加工精度診断装置。
The schedule change means predicts the energy consumption of the temperature adjustment means using the influential temperature, the set temperature of the temperature adjustment means, and the temperature outside the factory,
2. The operation pattern of said temperature adjusting means is changed so that the amount of influence on said processing accuracy is less than said allowable value and the energy consumption of said temperature adjusting means is minimized. 4. The machining accuracy diagnostic device for the machine tool according to 3.
前記スケジュール変更手段は、前記加工精度影響量予測手段によって予測された前記加工精度への影響量が、前記加工条件設定手段から取得された加工時間中において予め設定された前記影響量の許容値よりも小さくなるように前記加工開始予定時刻を変更することを特徴とする請求項2に記載の工作機械の加工精度診断装置。 The schedule changing means is configured so that the amount of influence on the machining accuracy predicted by the amount of machining accuracy influence predicting means is greater than the allowable value of the amount of influence set in advance during the machining time acquired from the machining condition setting means. 3. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 2, wherein said scheduled machining start time is changed so that the time is also reduced. 前記温度情報取得手段は、前記影響温度となる前記工場内の室温を測定する室温用温度センサと、前記工場外の気温を測定する外気温用温度センサとを含み、
前記加工精度影響量予測手段は、前記加工条件設定手段から取得された加工時間内において、予め設定された室温変化推定式により、前記室温用温度センサで測定された前記工場内の現在の室温と、前記温度調整手段の設定温度もしくは前記工場外の気温とに基づいて前記工場内の室温変化を推定すると共に、推定された前記工場内の室温変化に基づいて、予め設定された機体温度変化推定式により、前記工作機械の機体温度変化を推定し、予測された前記工作機械の機体温度変化に基づいて、予め設定された熱変位推定式により、前記工作機械の熱変位を推定して、前記加工時間内における前記熱変位の変化量を加工精度への影響量として求めることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の工作機械の加工精度診断装置。
The temperature information acquisition means includes a room temperature sensor for measuring the room temperature inside the factory, which is the influencing temperature, and an outside temperature sensor for measuring the temperature outside the factory,
The machining accuracy influence amount prediction means calculates the current room temperature in the factory measured by the room temperature sensor according to a preset room temperature change estimation formula within the machining time acquired from the machining condition setting means. estimating a room temperature change in the factory based on the set temperature of the temperature adjusting means or the air temperature outside the factory, and estimating a preset airframe temperature change based on the estimated room temperature change in the factory. estimating the body temperature change of the machine tool from the above equation, and estimating the thermal displacement of the machine tool from a preset thermal displacement estimation formula based on the predicted body temperature change of the machine tool, 6. The machining accuracy diagnostic apparatus for a machine tool according to claim 1, wherein the amount of change in said thermal displacement within machining time is obtained as an amount of influence on machining accuracy.
前記温度調整手段は、前記工場内に設けられた空調であり、
前記加工精度影響量予測手段は、前記室温変化推定式による前記室温変化の推定の際、前記空調の電源が入っている時は前記空調の設定温度を入力とし、前記空調の電源が切れている時は前記工場外の気温を入力として前記工場内の室温変化を推定することを特徴とする請求項6に記載の工作機械の加工精度診断装置。
The temperature adjustment means is an air conditioner provided in the factory,
When estimating the room temperature change by the room temperature change estimation formula, the machining accuracy influence amount prediction means receives the set temperature of the air conditioner when the power of the air conditioner is on, and when the power of the air conditioner is off. 7. A machining accuracy diagnosis system for a machine tool according to claim 6, wherein a change in room temperature inside said factory is estimated by inputting the temperature outside said factory.
前記加工精度影響量予測手段は、前記室温用温度センサで測定された温度と、前記室温変化推定式で推定された室温変化とを比較して、前記室温変化推定式を修正することを特徴とする請求項6に記載の工作機械の加工精度診断装置。 The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the room temperature sensor with the room temperature change estimated by the room temperature change estimation formula, and corrects the room temperature change estimation formula. 7. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 6. 前記加工精度影響量予測手段は、前記室温用温度センサで測定された温度と、前記室温変化推定式で推定された室温変化とを比較して、前記室温変化推定式を修正することを特徴とする請求項7に記載の工作機械の加工精度診断装置。 The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the room temperature sensor with the room temperature change estimated by the room temperature change estimation formula, and corrects the room temperature change estimation formula. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 7. 前記工作機械の機体温度を測定する機体温度センサを備え、
前記加工精度影響量予測手段は、前記機体温度センサで測定された温度と、前記機体温度変化推定式で推定された機体温度とを比較して、前記機体温度変化推定式を修正することを特徴とする請求項6に記載の工作機械の加工精度診断装置。
A body temperature sensor for measuring the body temperature of the machine tool,
The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the airframe temperature sensor with the airframe temperature estimated by the airframe temperature change estimation formula, and corrects the airframe temperature change estimation formula. 7. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 6.
前記工作機械の機体温度を測定する機体温度センサを備え、
前記加工精度影響量予測手段は、前記機体温度センサで測定された温度と、前記機体温度変化推定式で推定された機体温度とを比較して、前記機体温度変化推定式を修正することを特徴とする請求項7に記載の工作機械の加工精度診断装置。
A body temperature sensor for measuring the body temperature of the machine tool,
The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the airframe temperature sensor with the airframe temperature estimated by the airframe temperature change estimation formula, and corrects the airframe temperature change estimation formula. 8. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 7.
前記工作機械の機体温度を測定する機体温度センサを備え、
前記加工精度影響量予測手段は、前記機体温度センサで測定された温度と、前記機体温度変化推定式で推定された機体温度とを比較して、前記機体温度変化推定式を修正することを特徴とする請求項8に記載の工作機械の加工精度診断装置。
A body temperature sensor for measuring the body temperature of the machine tool,
The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the airframe temperature sensor with the airframe temperature estimated by the airframe temperature change estimation formula, and corrects the airframe temperature change estimation formula. 9. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 8.
前記工作機械の機体温度を測定する機体温度センサを備え、
前記加工精度影響量予測手段は、前記機体温度センサで測定された温度と、前記機体温度変化推定式で推定された機体温度とを比較して、前記機体温度変化推定式を修正することを特徴とする請求項9に記載の工作機械の加工精度診断装置。
A body temperature sensor for measuring the body temperature of the machine tool,
The machining accuracy influence amount prediction means compares the temperature measured by the airframe temperature sensor with the airframe temperature estimated by the airframe temperature change estimation formula, and corrects the airframe temperature change estimation formula. 10. The machining accuracy diagnosis device for a machine tool according to claim 9.
工作機械が設置される工場において、前記工作機械の機体温度に影響を与える温度調整手段によって前記機体温度が変化した場合の加工精度への影響を予測、診断する加工精度診断方法であって、
前記温度調整手段の動作パターンを取得する温調動作パターン取得ステップと、
前記工作機械による少なくとも加工開始予定時刻と加工終了予定時刻とを取得する加工条件取得ステップと、
前記温度調整手段による前記機体温度への影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つを取得する温度情報取得ステップと、
取得した前記温度調整手段の動作パターンと、取得した前記加工開始予定時刻及び前記加工終了予定時刻と、取得した前記影響温度及び/又は前記工場外の気温、前記温度調整手段の設定温度のうちの少なくとも1つと、に基づいて、前記温度調整手段による前記加工精度への影響量を予測する加工精度影響量予測ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械の加工精度診断方法。
A machining accuracy diagnosis method for estimating and diagnosing the influence on machining accuracy when the body temperature of the machine tool is changed by a temperature adjusting means that affects the body temperature of the machine tool in a factory where the machine tool is installed,
a temperature control operation pattern acquisition step of acquiring an operation pattern of the temperature control means;
a machining condition acquiring step of acquiring at least a scheduled machining start time and a scheduled machining end time by the machine tool;
a temperature information acquiring step of acquiring at least one of the temperature that the temperature adjusting means affects the machine body temperature and/or the air temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjusting means;
Among the acquired operation pattern of the temperature adjusting means, the acquired scheduled processing start time and the acquired scheduled processing end time, the acquired influence temperature and/or the temperature outside the factory, and the set temperature of the temperature adjusting means a machining accuracy influence amount prediction step of estimating the amount of influence of the temperature adjustment means on the machining accuracy based on at least one;
A machining accuracy diagnosis method for a machine tool, characterized by executing
予測された前記加工精度への影響量に基づいて、前記温調動作パターン取得ステップで取得された前記温度調整手段の動作パターンと、前記加工条件取得ステップで取得された前記加工開始予定時刻との少なくとも一方を変更するスケジュール変更ステップをさらに実行することを特徴とする請求項14に記載の工作機械の加工精度診断方法。 Based on the estimated amount of influence on the machining accuracy, the operation pattern of the temperature adjustment means acquired in the temperature adjustment operation pattern acquisition step and the scheduled machining start time acquired in the machining condition acquisition step. 15. The method of diagnosing machining accuracy of a machine tool according to claim 14, further comprising executing a schedule change step of changing at least one of them.
JP2022202434A 2022-01-24 2022-12-19 Machine tool processing accuracy diagnostic device and processing accuracy diagnostic method Pending JP2023107737A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/156,471 US20230236089A1 (en) 2022-01-24 2023-01-19 Machining accuracy diagnosing device and machining accuracy diagnosing method for machine tool
CN202310091244.4A CN116475839A (en) 2022-01-24 2023-01-20 Machining precision diagnostic device and machining precision diagnostic method for machine tool
DE102023200452.6A DE102023200452A1 (en) 2022-01-24 2023-01-20 Machining accuracy diagnosing device and machining accuracy diagnosing method for a machine tool

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022008874 2022-01-24
JP2022008874 2022-01-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023107737A true JP2023107737A (en) 2023-08-03

Family

ID=87474735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022202434A Pending JP2023107737A (en) 2022-01-24 2022-12-19 Machine tool processing accuracy diagnostic device and processing accuracy diagnostic method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023107737A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3168001B1 (en) Machine tool equipped with device for changing setting of thermal displacement correction amount
CN108628256B (en) Rote learning device and thermal displacement correction device
US7403832B2 (en) Method and system for advanced process control including tool dependent machine constants
JP6985174B2 (en) Machine tool accuracy diagnostic equipment
JP5075701B2 (en) Control device and power estimation method
TWI665044B (en) Wire electric discharge machine
CN105843167B (en) The thermal displacement correction device of lathe
US10962953B2 (en) Adjustment of a deviation of an axis position of driving unit of machine tool
CN110501972B (en) Thermal displacement correction device
EP2891932A2 (en) Controller system for variable parameter and related program product
JP4481953B2 (en) State determination device and state determination method
CN113050539A (en) Thermal displacement correction device
CN107798161B (en) Design evaluation support system
CN114424129A (en) Control system
US20220291656A1 (en) Environmental temperature change prediction device and prediction method for machine tool
JP6673950B2 (en) Reference temperature setting device, reference temperature setting method and reference temperature setting program
JP2023107737A (en) Machine tool processing accuracy diagnostic device and processing accuracy diagnostic method
JP7210268B2 (en) Thermal displacement compensation method for machine tool, thermal displacement compensation program, thermal displacement compensation device
US20230236089A1 (en) Machining accuracy diagnosing device and machining accuracy diagnosing method for machine tool
US11249454B2 (en) Thermal displacement correction device considering sensor failure
CN116475839A (en) Machining precision diagnostic device and machining precision diagnostic method for machine tool
WO2015045175A1 (en) Fuzzy control device and fuzzy control method
JP2006055918A (en) Method of correcting thermal deformation error of machine tool
JP7486362B2 (en) Accuracy diagnosis device and accuracy diagnosis method for machine tools
JP6346544B2 (en) Failure prediction device and failure prediction method