JP7498107B2 - 加工センタにおけるデジタルツインの生成 - Google Patents
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Description
本出願の文脈で、最初に、工具ユニットは、個々の工具(例えば、フライス)をも意味するものとする。しかし、大部分、従って好ましくは工具ユニットという用語は、工具ホルダー、工具ホルダーに組み込まれた切削工具、及び任意の付属品を含む完全ユニットを意味するものとする。
工具の刃先の位置は、工作機械においては長く考慮されている。
しかし、現代のマシニングセンタにおいて、刃先の位置の考慮は、そこで終了しない。
本発明の目的は、工具ユニットのデジタルツインを効率的に生成することができるデバイスを提供することにある。
この課題を解決するために、材料を切削する特別なマシニングセンタを提案する。
理想的には、画像センサは、2つの相互に垂直な空間座標方向において、同じ空間座標方向における工具ユニットよりも大きい最大範囲を有するプレートセンサである。400mm×200mmを超えるフォーマットが理想的である。
特に小さい系列の場合、本発明による測定を行うために、入手できる構成要素を出来るだけ使用する解決策を指定する問題が生じる。
発明手法に関連したこの他の課題を、他の主な請求項の前文を有する方法、並びにそれに応じて構成されたデバイス及び使用(両方とも同様に特許請求の範囲に記載されている)によって解決する。
本発明の更なる設計の選択肢、動作形態及び利点は、図面を参照して様々な例示的な実施形態の下記の説明から明らかになる。
本発明による構成の原理
図1は、本発明によるマシニングセンタ1の第1の例示的な実施形態を示す。
図2は、本発明による測定のために使用される測定構成の基本的な第1の変型例を示す。
図4に示すこの第2の変型例の機能及び構造は、後で明示的に記載の違い又は選択肢を除いて、第1の変型例の機能及び構造に対応する。
図5は、本発明による測定構成の更なる変型例を示す。
代替案として、ファンアウトの代わりに、単一の少なくとも実質的に直線の光又はレーザービームを使用してもよい。この光若しくはレーザービームを、例えば、図6に示す方法で、ピボット機構を介して、又は、個別ミラー若しくは電気制御可能マイクロミラーマトリックスなどの光学部品類を介して、段階的に偏向させる。
図7は、本発明による測定構成の更に概念的に基本的に異なる変型例を示す。
一般的に、工具の使用可能刃先領域を、任意の衝突解析に対して無視する必要があることに留意すべきである。これは、衝突が起こることなく、工具の刃先領域が工作物の中に入ることができるからである。
測定されるべき工具ユニット、工具又は工具ホルダーを適切にマーキングした場合、これらの工具ユニット、工具又は工具ホルダーを自動的に認識することができる。データマトリックスコード、バーコード、他の機械可読タグ及び電磁データキャリア(例えば、RFIDチップ)として知られるものが、ここで考えられる。有利なことに、EEPROM又はフラッシュメモリなどを、RFIDチップに使用する。追加の読み取りユニット(例えば、RFIDチップ用の読み書きヘッド、又はバーコード用のスキャナー)は、ある状況下で、この目的のために必要である場合がある。
1 マシニングセンタ
2 ワークスピンドル
2a 切削機
3 チャック又は工具ホルダー
4 切削工具
5 設定デバイス
6 切削機の制御器
7 暗い測定室
8 位置決め装置
9 光源
9a ピンホール又は細長い開口(ランプ側)
10 測定されるべき工具ユニット
11 画像センサ
11a 開口又は細長い開口(画像センサ側)
12 散乱レンズ
13 未使用
14 測定グリッド
M 工具交換装置のマガジン又は工具マガジン
Li 光ビーム又は光ビーム経路
L 工具ユニットの回転動作軸
Claims (12)
- 切削機(2a)及び設定デバイス(5)を含む、材料を切削するマシニングセンタ(1)であって、前記設定デバイス(5)は、位置決め装置(8)と、照明装置(9、9a)と、画像センサ(11)と、を有し、前記位置決め装置(8)は、工具ユニット(10)によって前記画像センサ(11)に部分的に陰影を付けるように、前記画像センサ(11)の前に前記照明装置(9、9a)を介して照明されるべき前記工具ユニット(10)を保持し、
前記画像センサ(11)は、少なくとも1つの空間座標方向において、同じ空間座標方向における前記工具ユニット(10)よりも大きい最大範囲を有し、
前記設定デバイス(5)は、前記切削機(2a)のワークスピンドル(2)に結合されて用いられる予定の前記工具ユニット(10)であって、前記位置決め装置(8)に保持された前記工具ユニット(10)の包囲輪郭を、陰影領域の範囲に対する値を用いて判定し、前記包囲輪郭から前記工具ユニット(10)の刃先領域を除外して衝突関連包囲輪郭を決定し、前記切削機(2a)の制御器(6)に伝送することを特徴とする、マシニングセンタ(1)。 - 前記画像センサ(11)は、2つの相互に垂直な空間座標方向において、前記同じ空間座標方向における前記工具ユニット(10)よりも大きい最大範囲を有することを特徴とする、請求項1に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記画像センサ(11)は、第1の空間座標方向に延在し、前記第1の空間座標方向に垂直な第2の空間座標方向に沿っていくつかの連続する段階で漸進的に測定するラインセンサであり、前記第1の空間座標方向に沿った方向における前記ラインセンサの範囲は、前記第2の空間座標方向に沿った範囲よりも少なくとも20倍だけ大きいことを特徴とする、請求項1に記載のマシニングセンタ(1)。
- 少なくとも前記ラインセンサ及び前記照明装置(9)は、各測定後に前記第2の空間座標方向の方向に移動することを特徴とする、請求項3に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記工具ユニット(10)は、各測定後に前記第2の空間座標方向の方向に移動することを特徴とする、請求項3に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記照明装置(9、9a)は、平行光、偏光、コヒーレント光のいずれかに調整された光を放出することを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記照明装置(9、9a)の光ビーム(Li)は、前記工具ユニット(10)に集束されていないことを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記位置決め装置(8)は、前記工具ユニット(10)を測定中に回転することができるように設計されていることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記工具ユニット(10)を測定するための、実質的に完全に暗くされることができる測定室を有することを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記位置決め装置(8)は、前記工具ユニット(10)によって前記画像センサ(11)に部分的に陰影を付けるように前記画像センサ(11)の前で適所に前記照明装置(9、9a)を介して照明されるべき前記工具ユニット(10)を前記位置決め装置(8)が保持するように設計されていることを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載のマシニングセンタ(1)。
- 前記陰影領域の範囲又は長さは、少なくとも0.5mmの精度で判定されることになっていることを特徴とする、請求項10に記載のマシニングセンタ(1)。
- 工具ホルダー及び工具挿入部を含む工具ユニット(10)のデジタルツインを生成して切削機(2a)の制御器(6)に伝送する方法であって、
前記切削機(2a)及び設定デバイス(5)を含む、材料を切削するマシニングセンタ(1)において、前記設定デバイス(5)は、位置決め装置(8)と、照明装置(9、9a)と、少なくとも1つの空間座標方向において、同じ空間座標方向における前記工具ユニット(10)よりも大きい最大範囲を有する画像センサ(11)と、を有し、
前記位置決め装置(8)が、工具ユニット(10)によって前記画像センサ(11)に部分的に陰影を付けるように、前記画像センサ(11)の前に前記照明装置(9、9a)を介して照明されるべき前記工具ユニット(10)を保持するステップと、
前記設定デバイス(5)が、前記切削機(2a)のワークスピンドル(2)に結合されて用いられる予定の前記工具ユニット(10)であって、前記位置決め装置(8)に保持された前記工具ユニット(10)の包囲輪郭を、陰影領域の範囲に対する値を用いて判定し、前記包囲輪郭から前記工具ユニット(10)の刃先領域を除外して衝突関連包囲輪郭を決定し、前記切削機(2a)の制御器(6)に伝送するステップと
を有することを特徴とする、方法。
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