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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, und betrifft insbesondere eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, die die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung des Wärmeversatzes an jedem Abschnitt der Werkzeugmaschine automatisch bestimmt.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Eine Werkzeugmaschine weist eine Korrekturfunktion auf, wodurch aus dem Betrieb der Maschine, Temperaturen ihrer Abschnitte und dergleichen ein Wärmeversatzausmaß berechnet und korrigiert wird. Bei der Korrekturfunktion kann es vorkommen, dass das Wärmeversatzausmaß nicht richtig berechnet werden kann, was einen großen Unterschied (Korrekturfehler) zwischen einem Wärmeversatzkorrekturausmaß zur Korrektur des berechneten Wärmeversatzausmaßes und einem tatsächlichen Wärmeversatzausmaß verursacht und zu einer unrichtigen Korrektur führt. In einem solchen Fall wird typischerweise ein tatsächliches Versatzausmaß jedes Abschnitts der Werkzeugmaschine unter Verwendung einer Messvorrichtung gemessen und mit dem Wärmeversatzkorrekturausmaß verglichen. Durch diese Vergleichsinformation wird eine Einheit zur Berechnung des Wärmeversatzkorrekturausmaßes so gesteuert, dass der Korrekturfehler verringert wird, und das Wärmeversatzkorrekturausmaß abgeändert, wodurch die Genauigkeit der Korrektur des Wärmeversatzes verbessert wird.
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Als ein Beispiel für ein Verfahren zur Anpassung des Wärmeversatzkorrekturausmaßes bei der herkömmlichen Technik offenbart die
JP H11-90779 A ein Verfahren zur Abänderung und Anpassung des Wärmeversatzkorrekturausmaßes, wobei bei der Bearbeitung eine Messvorrichtung verwendet wird, ein tatsächliches Versatzausmaß jedes Abschnitts der Werkzeugmaschine gemessen wird, und ein Anpasswert, der durch einen Vergleich mit dem berechneten Wärmeversatzkorrekturausmaß erhalten wurde, zu dem Wärmeversatzausmaß addiert wird oder davon subtrahiert wird.
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Überdies ist es bei einer Messung des tatsächlichen Versatzausmaßes unter Verwendung einer Messvorrichtung nötig, vorab eine Messzeit (ein Timing für die tatsächliche Messung) festzulegen. Die
JP H11-114 775 A offenbart ein Verfahren zur automatischen Bestimmung der Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung unter Verwendung von Informationen wie dem Bearbeitungsprogramm, der Zeit der vorherigen Messung und dergleichen. Überdies wird der Anpassungswert durch Durchführen der tatsächlichen Messung berechnet und automatisch geändert.
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Doch abhängig von den Maschineneigenschaften und einer Bearbeitungsumgebung kann es bei dem Verfahren, bei dem die Messung zu der vorab festgelegten Messzeit durchgeführt wird, und bei dem Verfahren, bei dem die Messung auf Basis von Informationen wie dem Bearbeitungsprogramm, der Zeit der vorherigen Messung und dergleichen durchgeführt wird, vorkommen, dass der Korrekturfehler durch den Anpasswert nicht erfasst werden kann und die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung des Wärmeversatzes an jedem Abschnitt der Werkzeugmaschine nicht richtig bestimmt werden kann. Daher ist es bei dem herkömmlichen Verfahren zum Messen des tatsächlichen Wärmeversatzes nötig, dass die Messzeit vorherbestimmt ist, und muss die Messzeit für jedes Bearbeitungsprogramm geändert werden. Überdies kann es je nach den Maschineneigenschaften und der Bearbeitungsumgebung vorkommen, dass die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit der Messung nicht richtig bestimmt werden kann.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts des oben genannten Problems der herkömmlichen Technik ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung bereitzustellen, die die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung des Versatzes an jedem Abschnitt einer Werkzeugmaschine automatisch bestimmt. Diese Aufgabe wird durch eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt, die eine Einheit zur Korrektur des Wärmeversatzes, welche aus einem Betrieb einer Maschine oder einer Temperatur jedes Abschnitts der Maschine ein Wärmeversatzausmaß vorhersagt und ein Wärmeversatzkorrekturausmaß zur Korrektur des Wärmeversatzes durch Hinzufügen des Wärmeversatzkorrekturausmaßes zu einem Positionsbefehlswert einer Vorschubachse, wodurch das so vorhergesagte Wärmeversatzausmaß ausgelöscht wird, berechnet; und eine Wärmeversatzkorrekturausmaßanpassungseinheit, die auf Basis des Wärmeversatzkorrekturausmaßes einen Anpasswert zum Anpassen des Wärmeversatzkorrekturausmaßes berechnet, aufweist, wobei die Vorrichtung ferner ein Messmittel, das eine tatsächliche Abmessung eines Werkstücks der Werkzeugmaschine misst, ein Bestimmungsmittel, das auf Basis eines Veränderungszustands des Anpasswerts die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit der Durchführung der Messung mit dem Messmittel bestimmt; und eine Messungsdurchführungseinheit, die die Messung der tatsächlichen Abmessung des Werkstücks mit dem Messmittel durchführt, wenn das Bestimmungsmittel bestimmt, dass die Messung nötig ist, aufweist.
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Das Bestimmungsmittel kann bestimmen, dass die Messung nötig ist, wenn ein Unterschied zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert des Anpasswerts innerhalb einer vorherbestimmten Abtastzeit in einem bestimmten Zeitintervall einen Standardwert übersteigt. Überdies kann das Bestimmungsmittel vorab einen Bezugswert in der Maschine speichern und kann es bestimmen, dass die Messung nötig ist, wenn ein Unterschied zwischen dem Anpasswert zu einer bestimmten Zeit und dem vorab festgelegten Bezugswert einen Standardwert übersteigt.
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Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung bereitgestellt, die die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung einer Werkzeugmaschine automatisch bestimmt.
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Figurenliste
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Die oben genannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden, wobei
- 1A ein Diagramm zur Erklärung eines ersten Schritts der vorliegenden Erfindung ist;
- 1B ein Diagramm zur Erklärung eines zweiten Schritts der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 ein Diagramm zur Erklärung eines Anpasswerts ist, der zu dem Wärmeversatzkorrekturausmaß addiert oder davon subtrahiert wird und in Echtzeit geändert wird;
- 3 ein Diagramm zur Erklärung eines Prinzips der vorliegenden Erfindung ist;
- 4 ein gesamtes Ablaufdiagramm eines Prozesses nach der vorliegenden Erfindung ist;
- 5 ein Ablaufdiagramm des ersten Schritts ist;
- 6 ein Ablaufdiagramm des zweiten Schritts ist;
- 7 ein Blockdiagramm zur Erklärung eines Überblicks über eine numerische Steuervorrichtung ist, die eine Werkzeugmaschine steuert;
- 8 ein Diagramm ist, das ein erstes Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht;
- 9 ein Diagramm ist, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 8 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht;
- 10 ein Diagramm ist, das ein zweites Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht;
- 11 ein Diagramm ist, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 10 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht;
- 12 ein Diagramm ist, das ein drittes Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht; und
- 13 ein Diagramm ist, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 12 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen erklärt.
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1A und 1B sind Diagramme zur Erklärung der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Diagramm zur Erklärung eines Anpasswerts, der bei der vorliegenden Erfindung zu dem Wärmeversatzkorrekturausmaß addiert oder davon subtrahiert wird und in Echtzeit geändert wird. 3 ist ein Diagramm zur Erklärung des Prinzips der vorliegenden Erfindung.
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(1) Da der erste Schritt von den Spezifikationen der Maschine (dem Aufbau der Maschine, ihrer Steuereinheit und dergleichen) abhängt, muss der Schritt im Prinzip nur ein Mal durchgeführt werden, sofern die Spezifikationen der Maschine nicht verändert werden. Entsprechend braucht ein Benutzer den Schritt nicht durchzuführen, wenn ein Hersteller der Werkzeugmaschine den ersten Schritt vorher durchführt, um einen Umwandlungskoeffizienten k zu bestimmen und in einem Speicher zu speichern. Im Hinblick auf das Bearbeitungsprogramm erklärt wird ein Programm gewählt, das einen Bereich abdeckt, in dem möglicherweise ein Wärmeversatzausmaß der Maschine auftreten kann. Mit anderen Worten werden Bearbeitungsprogramme aus einem Zustand, in dem in der Maschine kein Wärmeversatz aufgetreten ist, ausgeführt und in dem Zustand, in dem sich das Wärmeversatzausmaß stabilisiert, das Bearbeitungsprogramm gewählt, bei dem das Wärmeversatzausmaß in jeder Betriebsrichtung der Maschine in einem Höchstausmaß und in einem Mindestausmaß auftritt.
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(2) Wenn eine Bearbeitungsumgebung (eine Bearbeitungssituation) verändert wird, muss der zweite Schritt zumindest eine einmalige Durchführung der Messung veranlassen. Danach wird der Anpasswert in Echtzeit geändert und bei der Korrektur des Wärmeversatzausmaßes widergespiegelt. Die tatsächliche Messung wird durchgeführt, wenn der Unterschied zwischen einem Korrekturwert (einem Wert, für den das Wärmekorrekturausmaß mit dem Anpasswert multipliziert wurde) und einem tatsächlichen Versatzwert groß wird. Der Anpasswert wird durch die tatsächliche Messung verändert, und dadurch wird der Korrekturwert korrigiert.
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Nach der vorliegenden Erfindung kann mit der Funktion, die in eine Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine, welche das Wärmeversatzausmaß vorhersagt und die Wärmeversatzkorrektur durchführt, aufgenommen ist, die Beziehung zwischen dem Wärmeversatzkorrekturausmaß und dem tatsächlichen Wärmeversatzausmaß bei einer geringeren Häufigkeit an Messungen erfasst werden und stets der passende Anpasswert erhalten werden.
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Für das Wärmeversatzkorrekturausmaß F, das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D und den Anpasswert E, die durch eine Wahl und einen tatsächlichen Betrieb mehrerer Bearbeitungsprogramme erhalten wurden, bestehen die Beziehungen von Ausdruck 1 und Ausdruck 2. Insbesondere ist Ausdruck 2 eine Variation von Ausdruck 1. Was das Wärmeversatzkorrekturausmaß F und das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D betrifft, können das Wärmeersatzkorrekturausmaß F und das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D je nach der Weise der Bestimmung einer Position, die beim Messen dieser Ausmaße als Bezug verwendet wird, einen positiven oder einen negativen Wert annehmen.,
E = D/F (F ist nicht 0; D und F weisen das gleiche Vorzeichen auf) (Ausdruck 2)
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Hier werden die folgenden Annahmen getroffen:
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Annahme 1)
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Das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D ist eine Konstante, und mit anderen Worten ist die oben genannte Funktion als Kurve in der obigen Figur dargestellt. Das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D ist für einen kurzen Zeitraum konstant.
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Annahme 2)
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Der Berechnungsbereich des Anpasswerts E ist (Emin bis Emax), und ein typischer Anpassungskoeffizient setzt Emin = 0,01 und Emax = 10 als Grenzen an.
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Innerhalb des oben genannten Berechnungsbereichs des Anpasswerts E wird die Näherungsfunktion
durch die Methode der kleinsten Quadrate erhalten. Mit anderen Worten wird
erhalten.
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Darüber hinaus ändert sich der Wert von k in der oben genannten Näherungsfunktion auch dann nicht sehr, wenn sich das Wärmeversatzausmaß D ändert (wenn sich die gestrichelte Kurve und die Krümmung ändert). Dank dessen ist bei der Bearbeitung der Wert von k typischerweise sowohl in Bezug auf den Höchstwert als auch auf den Mindestwert des Wärmeversatzausmaßes D beinahe konstant. Insbesondere ist a ein numerischer Wert, der abhängig von dem Bearbeitungsprogramm bestimmt ist.
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4 ist ein gesamtes Ablaufdiagramm nach der vorliegenden Erfindung.
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Zuerst wird ein später erwähnter erster Schritt durchgeführt, um den Koeffizienten k in E = a + k|F| (Ausdruck 4) zu bestimmen. Da der Koeffizient k von den Spezifikationen der Maschine (dem Aufbau der Maschine, ihrer Steuereinheit und dergleichen) abhängt, muss der erste Schritt im Prinzip nur ein Mal durchgeführt werden, sofern die Spezifikationen der Maschine nicht verändert werden. Entsprechend braucht ein Benutzer den Schritt nicht durchzuführen, wenn ein Hersteller der Werkzeugmaschine den ersten Schritt vorab durchführt, um den Koeffizienten k zu bestimmen und in einem Speicher der numerischen Steuervorrichtung, die die Werkzeugmaschine steuert, zu speichern.
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Wenn für die gegenwärtige Verarbeitung der Koeffizient a nicht festgelegt ist, wird ein später erwähnter zweiter Schritt durchgeführt, um den Koeffizienten a zu bestimmen. Der Koeffizient a muss in Bezug auf das gleiche Bearbeitungsprogramm nicht erneut berechnet werden.
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Nachdem die Koeffizienten k und a vorherbestimmt wurden, wird gemäß der folgenden Vorgangsweise eine Anpassung der Wärmeversatzkorrektur vorgenommen.
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Nachstehend wird eine schrittweise Beschreibung vorgenommen.
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(Schritt SA01)
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Das Wärmeversatzkorrekturmittel wird aktiviert, um den Betrieb des Bearbeitungsprogramms zu starten. Insbesondere kann für das Wärmeversatzkorrekturmittel ein herkömmlich bekanntes Mittel verwendet werden.
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(Schritt SA02)
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Das Wärmeversatzkorrekturausmaß F wird berechnet. Als Verfahren zur Berechnung des Wärmeversatzkorrekturausmaßes F kann ein herkömmlich bekanntes Verfahren verwendet werden.
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(Schritt SA03)
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wird der Anpasswert berechnet.
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(Schritt SA04)
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Ein Wärmeversatzkorrekturausmaß nach der Anpassung F' = E x F (Ausdruck 5) wird berechnet und an das Wärmeversatzkorrekturmittel gesendet.
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5 ist ein Ablaufdiagramm des ersten Schritts.
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Bearbeitungsprogramme werden im Voraus erstellt, und für jedes Bearbeitungsprogramm wird der Umwandlungskoeffizient k auf die folgende Weise erhalten. Insbesondere wird die folgende Vorgangsweise durchgeführt, nachdem das Wärmeversatzkorrekturmittel aktiviert wurde, und die Ausführung des Bearbeitungsprogramms aus dem Zustand, in dem kein Wärmeversatz auftritt (dem Zustand, in dem ein ausreichender Anhaltezustand belassen wurde), begonnen. Als Wärmeversatzkorrekturmittel kann ein bekanntes Mittel verwendet werden. Überdies sind die Anzahl der Male und das Zeitintervall für die Durchführung der folgenden Vorgangsweise vorherbestimmt.
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Nachstehend wird eine schrittweise Beschreibung vorgenommen.
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(Schritt SB01)
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Ein tatsächliches Versatzausmaß einer in der Maschine vorherbestimmten Messstelle wird gemessen und das Ergebnis (der Messwert) als Ai (i bezeichnet die Wiederholungsanzahl (i = 1, 2, 3, ...); das Gleiche gilt auch im Folgenden) gespeichert. Das Messverfahren kann jedes beliebige Verfahren sein. Wie oben erwähnt ist Ai ein Messwert in dem Zustand, in dem das Wärmeversatzkorrekturmittel eingeschaltet ist.
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(Schritt SB02)
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Das Wärmeversatzkorrekturausmaß wird als Fi gespeichert.
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(Schritt SB03)
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Aus dem Messwert Ai, der tatsächlich gemessen wurde, und dem Wärmeversatzkorrekturausmaß Fi wird das tatsächliche Wärmeversatzausmaß Di berechnet (Fi = Ai + Fi). Genau erklärt entspricht das tatsächliche Wärmeversatzausmaß Di einem Wärmeversatzausmaß, wenn die Korrekturfunktion ausgeschaltet ist.
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(Schritt SB04)
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Das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Wärmeversatzausmaß Di und dem Wärmeversatzkorrekturausmaß Fi wird berechnet (ri = Di/Fi). Es sollte angemerkt werden, dass dieser Prozess übersprungen wird, wenn Fi = 0 ist.
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Nachdem die oben beschriebenen Prozesse für eine vorherbestimmte Anzahl von Malen durchgeführt wurden, wird aus den Verhältnissen ri und den Wärmeversatzkorrekturausmaßen Fi durch die Methode der kleinsten Quadrate die Funktion y = a + kx erhalten. In diesem Stadium ist es erwünscht, dass Daten, in denen ri < 0 ist, ausgeschlossen werden. Die oben genannten Prozesse werden ebenso für die anderen Bearbeitungsprogramme durchgeführt, um die Funktionen y = a + kx zu erhalten. Der Durchschnittswert der Koeffizienten k in den so erhaltenen Funktionen y = a + kx wird berechnet und neu als k festgelegt. Um den Koeffizienten a zu erhalten, wird das tatsächliche Wärmeversatzausmaß bei der Ausführung der Bearbeitungsprogramme an der vorherbestimmten Messstelle gemessen. Insbesondere muss der zweite Schritt nicht durchgeführt werden, wenn der Koeffizient a bereits für das gleiche Bearbeitungsprogramm in der gleichen Bearbeitungsumgebung erhalten wurde.
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Hier wird unter Verwendung von zwei Bearbeitungsprogrammen O0001 und 00002 eine genauere Beschreibung vorgenommen. Es wird angenommen, dass die Zykluszeit jedes Bearbeitungsprogramms ungefähr 30 Minuten beträgt.
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1. Aus dem Zustand, in dem die Maschine angehalten ist, wird das Bearbeitungsprogramm O0001 ausgeführt. Die Wärmeversatzkorrekturfunktion wird eingeschaltet, und die Messung wird jede Minute vorgenommen.
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2. Durch die Messung werden die Messergebnisse A1 bis A30 erlangt, und durch die Korrekturfunktion werden die Wärmeversatzkorrekturwerte F1 bis F30 erlangt. Durch Di = Ai + Fi werden D1 bis D30 berechnet.
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3. Durch ri = Di/Fi werden r1 bis r30 berechnet. Es wird eine Darstellung von r1 bis r30 und |F1| bis |F30| erzeugt. Daten, in denen ri < 0 ist, werden ausgeschlossen.
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4. Durch die Methode der kleinsten Quadrate wird aus der genannten Darstellung y = a + k1·x erhalten.
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5. Die Maschine wird angehalten.
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6. Das Bearbeitungsprogramm 00002 wird aus dem Zustand, in dem die Maschine angehalten ist, ausgeführt, und die Vorgänge von Schritt 1 bis Schritt 4 werden durchgeführt, um y = a + k2·x zu erhalten
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7. Der Koeffizient k dieser Maschine wird als k = (k1 + k2)/2 festgelegt. Der Wert k ist der Durchschnittswert der Koeffizienten, die durch Durchführen der jeweiligen Bearbeitungsprogramme erhalten wurden.
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6 ist ein Ablaufprogramm des zweiten Schritts.
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(Schritt SC01)
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Die Ausführung des Bearbeitungsprogramms wird begonnen, und der Anpasswert E der Maschine wird vorab festgelegt. Für diesen Anpasswert wird ein Wert, der für das Bearbeitungsprogramm passend ist, gewählt. Wenn kein solcher Anpasswert klar ist, wird er als E = 1 festgelegt.
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(Schritt SC02)
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Die Messung wird an der vorherbestimmten Messstelle vorgenommen, und das Ergebnis (der Messwert) wird als A gespeichert. Das Messverfahren kann jedes beliebige Verfahren sein.
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(Schritt SC03)
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Das Wärmeversatzkorrekturausmaß wird als F gespeichert.
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(Schritt SC04)
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Aus dem Messwert A, der gegenwärtig gemessen wird, und dem Wärmeversatzausmaß F wird das tatsächliche Wärmeversatzausmaß D berechnet (D = A + F).
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(Schritt SC05)
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Das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Wärmeversatzausmaß D und dem Wärmeversatzkorrekturausmaß F wird berechnet (r = D/F).
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Es sollte angemerkt werden, dass r = E ist, wenn F = 0 ist. E ist der Anpasswert des bestehenden Wärmeversatzes zu dieser Messzeit.
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(Schritt SC06)
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Durch r = a + k|F| wird der Koeffizient a berechnet (k ist der Koeffizient, der in dem oben genannten ersten Schritt berechnet wurde).
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Der so berechnete Koeffizient a wird in Verbindung mit dem Bearbeitungsprogramm gespeichert.
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7 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung eines Überblicks über eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert. Eine Wärmeversatzkorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung ist durch eine numerische Steuervorrichtung 10, die die Werkzeugmaschine steuert, gebildet. Ein Prozessor (CPU) 11 der numerischen Steuervorrichtung 10 ist ein Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 10 als Ganzes steuert. Der Prozessor 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 21 aus und steuert die numerische Steuervorrichtung 10 als Ganzes gemäß dem Systemprogramm. Eine LCD/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Eingabevorrichtung, die mit einer Anzeigevorrichtung ausgestattet ist. Insbesondere steht LCD für eine Flüssigkristallanzeige. In einem RAM 13 sind temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, verschiedene Arten von Daten, die von einem Betreiber über die LCD/MDI-Einheit 70 eingegeben wurden, und dergleichen gespeichert.
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Ein SRAM 14, der durch eine nicht gezeigte Batterie gestützt wird, ist als nichtflüchtiger Speicher aufgebaut, in dem der Speicherzustand selbst bei einem Abschalten der Stromversorgung der numerischen Steuervorrichtung 10 beibehalten wird, und speichert ein Programm zur Messung der Anfangsposition, ein Programm zur Durchführung der Wärmeversatzkorrektur der Werkzeugmaschine, später erwähnte Bearbeitungsprogramme, die über eine Schnittstelle 15 gelesen werden, Bearbeitungsprogramme, die über die LCD/MDI-Einheit 70 eingegeben wurden, und dergleichen. Überdies sind verschiedene Systemprogramme zur Durchführung eines Prozesses eines Editiermodus, der zur Erzeugung und Überarbeitung der Bearbeitungsprogramme nötig ist, und eines Prozesses für einen automatischen Betrieb vorab in den ROM 13 geschrieben.
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Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle für eine externe Vorrichtung, die an die numerische Steuervorrichtung 10 angeschlossen werden kann, und daran ist eine externe Vorrichtung 72 wie etwa eine externe Speichervorrichtung angeschlossen. Aus der externen Speichervorrichtung werden die Bearbeitungsprogramme, ein Wärmeversatzmessprogramm und dergleichen gelesen. Eine programmierbare Maschinensteuereinheit (PMC) 16 steuert eine Hilfsvorrichtung und dergleichen auf Seiten der Werkzeugmaschine mit Ablaufprogrammen, die in der numerischen Steuervorrichtung 10 ausgeführt werden. Das heißt, Signale, die auf Seiten der Hilfsvorrichtung benötigt werden, werden mittels dieser Ablaufprogramme umgewandelt und von einer E/A-Einheit 17 gemäß der M-Funktion, der S-Funktion und der T-Funktion, die durch das Bearbeitungsprogramm befohlen werden, an die Hilfsvorrichtung ausgegeben. Die Hilfsvorrichtung einschließlich verschiedener Aktuatoren und dergleichen wird gemäß den ausgegebenen Signalen betätigt. Überdies werden Signale von verschiedenen Schaltern und dergleichen an einer Bedienungstafel, die in den Hauptkörper der Werkzeugmaschine eingebaut ist, erhalten, erforderlichen Verarbeitungen unterzogen und an den Prozessor 11 weitergegeben.
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Bildsignale für gegenwärtige Positionen der Achsen der Werkzeugmaschine, die Alarmgebung, Parameter, Bilddaten und dergleichen werden an die LCD/MDI-Einheit 70 gesendet und an deren Anzeige dargestellt. Die LCD/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung, die eine Anzeige, eine Tastatur und dergleichen aufweist. Eine Schnittstelle 18 erhält Daten von der Tastatur der LCD/MDI-Einheit 70, die an den Prozessor 11 weitergegeben werden.
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Eine Schnittstelle 19 ist an einen manuellen Impulsgenerator 71 angeschlossen. Der manuelle Impulsgenerator 71 ist an einer Bedienungstafel der Werkzeugmaschine ausgeführt und wird verwendet, um bewegliche Einheiten der Werkzeugmaschine durch eine Steuerung der Achsen mit einem Verteilungsimpuls auf Basis einer Betätigung von Hand genau zu positionieren. Achsensteuerschaltungen 30 und 31 für die X- und die Y-Achse und eine Steuerschaltung 32 für die Z-Achse, wodurch ein Tisch T der Werkzeugmaschine bewegt wird, erhalten von dem Prozessor 11 Bewegungsbefehle für die Achsen und geben die Befehle für die Achsen an Servoverstärker 40 bis 42 aus. Die Servoverstärker 40 bis 42 erhalten die Befehle und treiben Servomotoren 50 bis 52 der Achsen der Werkzeugmaschine an. In den Servomotoren 50 bis 52 der Achsen sind Impulscodierer für die Positionsdetektion ausgeführt, und Positionssignale von den Impulscodierern werden als Impulsabfolge rückgemeldet.
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Eine Spindelsteuerschaltung 60 erhält einen Hauptspindeldrehbefehl an die Werkzeugmaschine und gibt ein Spindelgeschwindigkeitssignal an einen Spindelverstärker 61 aus. Der Spindelverstärker 61 erhält das Spindelgeschwindigkeitssignal und bringt einen Hauptspindelmotor 62 der Werkzeugmaschine dazu, sich mit der befohlenen Umdrehungsgeschwindigkeit zu drehen und ein Werkzeug anzutreiben. Ein Positionscodierer 63 ist durch Zahnräder, einen Riemen oder dergleichen mit dem Hauptspindelmotor 62 gekoppelt. Der Positionscodierer 63 gibt in Synchronisation mit der Drehung der Hauptspindel einen Rückmeldeimpuls aus, und der Rückmeldeimpuls wird durch den Prozessor 11 über eine Schnittstelle 20 gelesen. Das Bezugszeichen 65 bezeichnet eine Taktvorrichtung, die so eingestellt ist, dass sie mit der gegenwärtigen Zeit synchronisiert ist.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 weist eine zum Beispiel in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
11-90779 oder in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
11-114775 offenbarte Wärmeversatzkorrektureinheit auf, die das Wärmeversatzausmaß aus dem Betrieb der Maschine oder der Temperatur der Stellen der Maschine vorhersagt und den Wärmeversatz durch Addieren des Wärmeversatzkorrekturausmaßes zu dem Positionsbefehlswert der Vorschubachse oder Subtrahieren davon, wodurch so vorhergesagte Wärmeversatzausmaß ausgelöscht wird, korrigiert. Eine wie zum Beispiel in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
11-90779 oder in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
11-114775 offenbarte Wärmeversatzkorrektureinheit ist herkömmlich bekannt und wird daher hier nicht ausführlich beschrieben. Die numerische Steuereinheit 10 weist ein Messmittel auf, das in dem Patentliteraturbeispiel 1 (siehe Abschnitt „0032“ und
1) offenbart ist, und kann die tatsächliche Position in der Maschine messen. Die numerische Steuereinheit 10 weist ferner Software zur Durchführung der Prozesse in den Ablaufdiagrammen, die in
4,
5 und
6 veranschaulicht sind, auf und bildet dadurch die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
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Nachstehend wird die Wärmeversatzkorrekturvorrichtung, die die Notwendigkeit/Unnotwendigkeit einer tatsächlichen Messung automatisch bestimmt und für eine Werkzeugmaschine dient, nach der vorliegenden Erfindung gemäß einzelnen Ausführungsformen beschrieben.
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<Ausführungsform 1 >
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8 ist ein Diagramm, das ein erstes Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht. Ein Schwellenwert eines Veränderungsausmaßes des Anpasswerts, der vorab bestimmt wurde, wird als Em festgelegt. Während der Zykluszeit wird ein Veränderungsausmaß ΔE des Anpasswerts erhalten. ΔE wird mit Em verglichen, und wenn ΔE < Em ist, wird keine tatsächliche Messung durchgeführt. Wenn ΔE ≥ Em ist, wird eine tatsächliche Messung durchgeführt.
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Nach dem Start der Bearbeitung verändert sich der Anpasswert im Lauf der Zeit. Es ist angegeben, dass eine tatsächliche Messung nötig ist, wenn das Veränderungsausmaß ΔE des Anpasswerts den bestimmten Wert Em übersteigt. Was den Anpasswert betrifft, wird eine Temperaturmessung durchgeführt, wenn der Anpasswert zunimmt und abnimmt. In 8 ist die Messung zu den Zeitpunkten T1 und T2 nötig.
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9 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 8 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht. Die Bearbeitung wird begonnen (SA01), und das Veränderungsausmaß ΔE ab dem Start der Bearbeitung wird erhalten (SA02). ΔE wird mit dem bestimmten Wert Em verglichen, und wenn ΔE < Em ist, kehrt der Prozess zu Schritt SA02 zurück. Wenn ΔE ≥ Em ist, geht der Prozess zu Schritt SA04 über (SA03). Wenn ΔE >_ Em ist, wird bestimmt, dass eine tatsächliche Messung nötig ist (SA04). Nach dem Abschluss der Messung kehrt der Prozess zu SA02 zurück.
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<Ausführungsform 2>
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10 ist ein Diagramm, das ein zweites Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht. 11 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 10 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht.
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Ein Schwellenwert eines Veränderungsausmaßes des Anpasswerts, der vorab bestimmt wurde, wird als Em festgelegt. Während der Zykluszeit wird mit jedem ΔT ein Unterschied ΔE zwischen dem Höchstwert und dem Mindestwert des Anpasswerts erhalten. ΔE wird mit Em verglichen, und wenn ΔE < Em ist, wird keine tatsächliche Messung durchgeführt. Wenn ΔE >_ Em ist, wird eine tatsächliche Messung durchgeführt. In 10 ist die Messung zu den Zeitpunkten T1 und T2 nötig.
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11 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 10 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht. Die Bearbeitung wird durchgeführt (SB01), und ΔE in Bezug auf die Abtastzeit ΔT wird erhalten (SB02). ΔE wird mit dem bestimmten Wert von Em verglichen, und wenn ΔE < Em ist, kehrt der Prozess zu Schritt SB02 zurück. Wenn ΔE ≥ Em ist, geht der Prozess zu Schritt SB04 über (SB03). Wenn ΔE >_ Em ist, wird bestimmt, dass eine tatsächliche Messung nötig ist (SB04). Nach dem Abschluss der Messung kehrt der Prozess zu SB02 zurück.
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<Ausführungsform 3>
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12 ist ein Diagramm, das ein drittes Beispiel für ein Kriterium zur Bestimmung, ob eine tatsächliche Messung durchgeführt wird oder nicht, veranschaulicht. Im Hinblick auf eine vorab bestimmte Abtastzeit T1, einen vorab bestimmten numerischen Wert Em und einen vorab gespeicherten Bezugswert ist dieser Bezugswert ein Anpasswert in Bezug auf die Zeiteinheit der Zykluszeit, wenn die Bearbeitungsanforderungen des Benutzers erfüllt werden. Überdies bestimmt der Benutzer eine Funktion der Abtastzeit und eine Einstellung des Bezugswerts. Während der Zykluszeit wird der Anpasswert mit den Daten des Bezugswerts zu T1 verglichen und wird ein Unterschied ΔE dazwischen erhalten. ΔE wird mit Em verglichen, und wenn ΔE < Em ist, wird keine tatsächliche Messung durchgeführt. Wenn ΔE ≥ Em ist, wird eine tatsächliche Messung durchgeführt.
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13 ist ein Diagramm, das einen Ablauf der Bestimmung auf Basis des in 12 veranschaulichten Kriteriums veranschaulicht.
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Die Bearbeitung wird gestartet und die funktionale Verarbeitung der vorliegenden Erfindung wird begonnen (SC01). Zu der vorab bestimmten Zeit T1 wird der Unterschied ΔE zwischen dem tatsächlichen Anpasswert und dem Bezugswert erhalten (SC02). ΔE wird mit dem vorab bestimmten Wert Em verglichen. Wenn ΔE < Em ist, kehrt der Prozess zu Schritt SC02 zurück, und wenn ΔE ≥ Em ist, geht der Prozess zu Schritt SC04 über (SC03). Wenn ΔE ≥ Em ist, wird bestimmt, dass eine Messung nötig ist, und wird die Messung mit einer Messvorrichtung durchgeführt, und nach dem Abschluss der Messung kehrt der Prozess zu SC02 zurück.
