DE112019007734T5

DE112019007734T5 - Numerisches Steuerungsgerät, Maschinelles-Lernen-Gerät und numerisches Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112019007734T5
Application number: DE112019007734.1T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Sagasaki; Yusuke Honda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2022-06-15
Also published as: WO2021079466A1; JPWO2021079466A1; JP6797331B1; CN114667202A

Abstract

Numerisches Steuerungsgerät (1) umfasst ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel (341), ein Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel (342) und ein Vorhersageinformation-Ausgabemittel (401). Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel (341) sagt für jedes Werkzeug einer Werkzeuggruppe basierend auf einem Werkzeuglebensdauerwert, welcher eine unter Verwendung der Abnutzungsmenge, der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl dieses Werkzeugs berechnete Lebensdauer dieses Werkzeugs repräsentiert, und auf der durch ein in einer Betriebszeitplaninformation enthaltenes Maschinenbearbeitungsprogramm spezifizierten Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt vorher. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel (342) extrahiert für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe aus den anderen Werkzeugen der Werkzeuggruppe als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug diejenigen der Werkzeuge, deren Ersetzung hinsichtlich Lebensdauer zu dem Zeitpunkt, an dem dieses Werkzeug nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, akzeptabel ist. Das Vorhersageinformation-Ausgabemittel (401) zeigt auf einer Anzeigeeinheit (20) für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe eine Ersetzungsvorhersageinformation an, welche den Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und den Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein numerisches Steuerungsgerät, ein Maschinelles-Lernen-Gerät und ein numerisches Steuerungsverfahren zum Vorhersagen der Lebensdauer eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine.
Hintergrund
Die Lebensdauer eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine wurde herkömmlicherweise von einem numerischen Steuerungsgerät verwaltet, welches die Werkzeugmaschine steuert. Das numerische Steuerungsgerät bestimmt die Lebensdauer eines Werkzeugs, indem die Nutzungsanzahl gezählt oder die Nutzungsdauer des Werkzeugs gemessen wird und das Ergebnis mit einem vorbestimmten Lebensdauerwert verglichen wird. Wenn bestimmt wurde, dass ein Werkzeug das Ende der Lebensdauer erreicht hat, gibt das numerische Steuerungsgerät eine Warnung aus, welche angibt, dass das Werkzeug das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, woraufhin der Nutzer der Werkzeugmaschine die Werkzeugmaschine stoppt und das Werkzeug ersetzt. Wenn jedoch bei einer Werkzeugmaschine mit mehreren Werkzeugen jedes Mal ein Werkzeug, welches das Ende der Lebensdauer erreicht hat, ersetzt wird, muss die Werkzeugmaschine häufig gestoppt werden, was in einer langen Wartungsdauer zum Stoppen der Werkzeugmaschine und Ersetzen des Werkzeugs resultiert. Patentliteratur 1 offenbart daher eine mehrachsige Werkzeugmaschine, welche die Anzahl von Werkzeugersetzungen reduziert, um die Wartungsdauer zu reduzieren.
Die mehrachsige Werkzeugmaschine gemäß Patentliteratur 1 weist pro Werkzeug einen voreingestellten Werkzeuglebensdauerwert und einen in Assoziation mit dem Werkzeuglebensdauerwert eingestellten Proaktive-Ersetzung-Mitteilungswert auf. Wenn eines der Werkzeuge seinen Werkzeuglebensdauerwert erreicht, werden alle anderen Werkzeuge daraufhin geprüft, ob einige der Werkzeuge den Proaktive-Ersetzung-Mitteilungswert erreichen. Wenn bestimmt wird, dass eines der Werkzeuge seinen Proaktive-Ersetzung-Mitteilungswert erreicht hat, werden dann eine Lebensdaueranzeige und eine Proaktive-Ersetzung-Mitteilungsanzeige ausgegeben. Der Nutzer der mehrachsigen Werkzeugmaschine identifiziert dann in der mehrachsigen Werkzeugmaschine zusätzlich zu dem Werkzeug, welches seinen Werkzeuglebensdauerwert erreicht hat, das Werkzeug, welches seinen Proaktive-Ersetzung-Mitteilungswert erreicht hat, und ersetzt diese Werkzeuge.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: japanische Gebrauchsmusteranmeldung, Veröffentlichungsnummer H04 - 35838
Kurzbeschreibung
Technisches Problem
Unter der Voraussetzung, dass die Werkzeuge, welche in einer Werkzeugmaschine installiert sind, die gemäß einem in einem numerischen Steuerungsgerät eingestellten Betriebszeitplan betrieben wird, kontinuierlich verwendet werden, kann die Wartungsdauer umso kürzer sein, je größer die Anzahl von Werkzeugen ist, die bei einer einzigen Werkzeugersetzungsarbeit ersetzbar sind. Die in Patentliteratur 1 beschriebene Technologie zeigt jedoch dem Nutzer lediglich eine Proaktive-Ersetzung-Mitteilungsanzeige an, wenn eines der Werkzeuge das Ende seiner Werkzeuglebensdauer erreicht. Daher besteht ein Problem dahingehend, dass nicht notwendigerweise eine maximale Anzahl von Werkzeugen an einem solchen Zeitpunkt unter Beachtung der obigen Voraussetzung ersetzbar ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein numerisches Steuerungsgerät bereitzustellen, welches fähig ist, dem Bediener einen geeigneteren Zeitpunkt zur Werkzeugersetzung anzugeben.
Lösung des Problems
Um das Problem zu lösen und das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein numerisches Steuerungsgerät bereit, welches eine Werkzeugmaschine steuert, die eine Maschinenbearbeitung unter Verwendung von Werkzeugen einer Werkzeuggruppe durchführt, wobei jedes der Werkzeuge durch ein Maschinenbearbeitungsprogramm, das in einer Betriebszeitplaninformation enthalten ist, spezifiziert ist. Das numerische Steuerungsgerät umfasst ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel, ein Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel und ein Vorhersageinformation-Ausgabemittel. Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel sagt für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe basierend auf einem Werkzeuglebensdauerwert, welcher eine unter Verwendung einer Abnutzungsmenge, einer Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs berechnete Lebensdauer des Werkzeugs repräsentiert, und auf der durch das in der Betriebszeitplaninformation enthaltene Maschinenbearbeitungsprogramm spezifizierten Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt vorher, wobei der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ein Datum und eine Uhrzeit ist, an dem das Werkzeug den Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel extrahiert für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe aus den anderen Werkzeugen der Werkzeuggruppe als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug diejenigen der Werkzeuge, deren Ersetzung hinsichtlich Lebensdauer zu dem Zeitpunkt, an dem das jeweilige Werkzeug nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, akzeptabel ist. Das Vorhersageinformation-Ausgabemittel zeigt auf einer Anzeigeeinheit für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe eine Ersetzungsvorhersageinformation an, welche den Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, den Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein numerisches Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung stellt den Vorteil bereit, dass es fähig ist, dem Bediener einen geeigneteren Zeitpunkt zur Werkzeugersetzung anzugeben.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt.
2 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Eingabebildschirms für die Werkzeuglebensdauer und für den Ersetzungszulässigkeitswert gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Prozedur eines Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozesses zeigt, welcher in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Werkzeuglebensdauerberechnungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Prozedur eines Prozesses des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation zeigt, welcher in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Verfahrens des Berechnens eines Werkzeugersetzungszeitpunkts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, an welchem die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen für einen Fall, in welchem jedes Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet ist, maximal ist.
7 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Bildschirmdaten in einem Ersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Bildschirmdaten betreffend eine Mitteilung einer Ersetzungsvorhersageinformation gemäß der ersten Ausführungsform für einen Fall zeigt, in welchem ein Ersatzwerkzeug bereitgestellt ist.
9 ist ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel von Bildschirmdaten betreffend eine Mitteilung einer Ersetzungsvorhersageinformation gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration der numerischen Steuerungsgeräte gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein numerisches Steuerungsgerät, ein Maschinelles-Lernen-Gerät und ein numerisches Steuerungsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass diese Ausführungsformen nicht dazu gedacht sind, den Umfang dieser Erfindung zu begrenzen.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt. Ein numerisches Steuerungsgerät 1 ist ein Gerät, welches Befehle zum Maschinenbearbeiten eines Werkstücks (welches das zu maschinenbearbeitende Ziel ist) unter Verwendung eines Werkzeugs an eine Antriebseinheit 70 sendet, welche eine Werkzeugmaschine antreibt. Eine Werkzeugmaschine ist eine Vorrichtung, welche fähig ist, ein Werkstück unter Verwendung mehrerer Werkzeuge zu maschinenbearbeiten. Beispiele einer Werkzeugmaschine umfassen eine Drehmaschine und ein Maschinenbearbeitungszentrum. Die Werkzeugmaschine umfasst die Antriebseinheit 70, und die Antriebseinheit 70 ist mit dem numerischen Steuerungsgerät 1 verbunden.
Ein Beispiel der Antriebseinheit 70 ist ein Antriebsmechanismus, welcher ein Werkzeug antreibt, während das Werkstück gedreht wird. Als Beispiel ist die zu der Horizontalebene senkrechte Richtung als eine Z-Achse definiert, eine in der Horizontalebene liegende Richtung ist als eine X-Achse definiert, und die Richtung, die sowohl zu der X-Achse als auch zu der Z-Achse senkrecht ist, ist als eine Y-Achse definiert. Ein Werkzeug wird beispielsweise entlang zweier Richtungen angetrieben: der X-Achse-Richtung und der Z-Achse-Richtung. Es ist zu beachten, dass die Achsenrichtungen von der Gerätekonfiguration abhängig sind, und die Achsenrichtungen sind nicht auf die oben beschriebenen Richtungen begrenzt.
Die Antriebseinheit 70 umfasst Servomotoren 71 und 72, welche ein Werkzeug in den Achsenrichtungen in einem Koordinatensystem bewegen, das in einer von dem numerischen Steuerungsgerät 1 vorgenommenen Berechnung verwendet wird, und Detektoren 81 und 82, welche die Positionen und die Geschwindigkeiten des Servomotors 71 bzw. 72 detektieren. Die Antriebseinheit 70 umfasst auch eine X-Achse-Servosteuerungseinheit 91 und eine Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92, welche den der X-Achse zugeordneten Servomotor 71 bzw. den der Z-Achse zugeordneten Servomotor 72 basierend auf einem Befehl von dem numerischen Steuerungsgerät 1 steuern. Die X-Achse-Servosteuerungseinheit 91 und die Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92 regeln die Servomotoren 71 bzw. 72 basierend auf einer Information über die Positionen und die Geschwindigkeiten von den Detektoren 81 bzw. 82.
Die X-Achse-Servosteuerungseinheit 91 steuert den der X-Achse zugeordneten Servomotor 71, um die Bewegung des Werkzeugs entlang der X-Achse-Richtung zu steuern. Die Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92 steuert den der Z-Achse zugeordneten Servomotor 72, um die Bewegung des Werkzeugs entlang der Z-Achse-Richtung zu steuern. Es ist zu beachten, dass die Werkzeugmaschine zwei oder mehr Werkzeugauflagen umfassen kann. In diesem Fall umfasst die Antriebseinheit 70 für jede Werkzeugauflage einen Satz bestehend aus der X-Achse-Servosteuerungseinheit 91, der Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92, dem der X-Achse zugeordneten Servomotor 71, dem der Z-Achse zugeordneten Servomotor 72 und den Detektoren 81 und 82. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung hierin dergestalt ist, dass die X-Achse-Servosteuerungseinheit 91 und der Servomotor 71 der X-Achse zugeordnet sind und die Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92 und der Servomotor 72 der Z-Achse zugeordnet sind, jedoch können ja nach der Konfiguration der Werkzeugmaschine eine Servosteuerungseinheit und ein Servomotor vorgesehen sein, die einer Achse zugeordnet sind, die von der X-Achse und der Z-Achse verschieden ist. Des Weiteren können je nach der Konfiguration der Werkzeugmaschine Servosteuerungseinheiten und Servogeräte für drei oder mehr Achsen vorgesehen sein.
Die Antriebseinheit 70 umfasst ferner einen Spindelmotor 75, welcher die Spindel zum Drehen des Werkstücks dreht, und einen Detektor 85, welcher die Position und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 75 detektiert. Die von dem Detektor 85 detektierte Umdrehungsgeschwindigkeit entspricht der Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 75.
Die Antriebseinheit 70 umfasst ferner eine Spindel-Steuerungseinheit 95, welche den Spindelmotor 75 basierend auf Befehlen von dem numerischen Steuerungsgerät 1 steuert. Die Spindel-Steuerungseinheit 95 regelt den Spindelmotor 75 basierend auf einer Information über die Position und die Umdrehungsgeschwindigkeit von dem Detektor 85. Es ist zu beachten, dass die Spindel-Steuerungseinheit 95 und der Spindelmotor 75 je nach der Konfiguration der Werkzeugmaschine für jede von zwei oder mehr Achsen bereitgestellt sein können.
Das numerische Steuerungsgerät 1 umfasst eine Eingabebedienungseinheit 10, eine Anzeigeeinheit 20 und eine Steuerungsberechnungseinheit 30, welche eine Werkzeugmaschine gemäß einer von dem Nutzer vorgenommenen Eingabebedienung steuert.
Die Eingabebedienungseinheit 10 ist ein Eingabegerät zum Empfangen einer Bedienung des Eingebens von Information in die Steuerungsberechnungseinheit 30 durch den Bediener. Beispiele der Eingabebedienungseinheit 10 umfassen eine Tastatur, einen Knopf und eine Maus. In der vorliegenden Ausführungsform gibt der Bediener unter Verwendung der Eingabebedienungseinheit 10 diverse Typen von Eingabeinformation ein, welche ein Maschinenbearbeitungsprogramm, eine Betriebszeitplaninformation und eine Lebensdauerabnutzungsmenge und eine Abnutzungskorrekturmenge eines Werkzeugs umfassen.
Die Anzeigeeinheit 20 ist ein Anzeigegerät zum Anzeigen von Information, die durch eine von der Steuerungsberechnungseinheit 30 durchgeführte Verarbeitung erzeugt wird, auf einem Anzeigebildschirm. Ein Beispiel der Anzeigeeinheit 20 ist ein Flüssigkristallanzeigegerät.
Es ist zu beachten, dass die Eingabebedienungseinheit 10 und die Anzeigeeinheit 20 ein Eingabegerät und ein Anzeigegerät sein können, welche über ein Netzwerk verbunden sind, oder ein Eingabegerät und ein Anzeigegerät eines Computers sein können, welcher über ein Netzwerk verbunden ist. Die Eingabebedienungseinheit 10 und die Anzeigeeinheit 20 können auch in einem Touchpanel integral enthalten sein. In diesem Fall ist ein Teil der Funktionalität der Eingabebedienungseinheit 10 in der Anzeigeeinheit 20 implementiert.
Die Steuerungsberechnungseinheit 30 steuert die Antriebseinheit 70 unter Verwendung eines Numerische-Steuerung (NC)-Programms oder eines Leiterprogramms. Die Steuerungsberechnungseinheit 30 umfasst eine Eingabesteuerungseinheit 31, eine Dateneinstellungseinheit 32, eine Speichereinheit 33, eine Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34, eine Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) 36, eine Interpolationsverarbeitungseinheit 37, eine Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit 38, eine Achsendatenausgabeeinheit 39 und eine Bildschirmverarbeitungseinheit 40.
Die Eingabesteuerungseinheit 31 empfängt Eingabeinformation von der Eingabebedienungseinheit 10. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Eingabesteuerungseinheit 31 ein Abnutzungskorrekturmengenänderungsdetektionsmittel 311, welches eine Änderung der Abnutzungskorrekturmenge detektiert und eine Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation in die Speichereinheit 33 schreibt. Das Abnutzungskorrekturmengenänderungsdetektionsmittel 311 schreibt eine Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation in einen Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33, wenn der Bediener unter Verwendung der Eingabebedienungseinheit 10 eine Abnutzungskorrekturmenge eines Werkzeugs eingibt. Die Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation enthält ein Paar, bestehend aus der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl eines Werkzeugs während einer Zeitdauer von einer Eingabe einer vorherigen Abnutzungskorrekturmenge bis zu einer Eingabe der neuen Abnutzungskorrekturmenge und der eingegebenen Abnutzungskorrekturmenge. Ein Maschinenbearbeitungsprogramm wird auf der Annahme erzeugt, dass ein Werkzeug bei der Maschinenbearbeitung in einem unbenutzten Zustand verwendet wird. Dementsprechend verursacht eine Abnutzung aufgrund der Verwendung des Werkzeugs bei Ausführung dieses Maschinenbearbeitungsprogramms eine Verschiebung der Position der vorderen Kante des Werkzeugs im Umfang der Abnutzungsmenge. Aus diesem Grund wird die Position der vorderen Kante des Werkzeugs bei Ausführung eines Maschinenbearbeitungsprogramms unter Verwendung der Abnutzungskorrekturmenge korrigiert, welche ein Versatz zwischen der vorderen Kante des Werkzeugs in einem nicht abgenutzten Zustand und der vorderen Kante des Werkzeugs in einem abgenutzten Zustand ist. Die Abnutzungskorrekturmenge wird durch den Bediener aktualisiert, bis das Werkzeug das Ende der Lebensdauer erreicht.
Die Dateneinstellungseinheit 32 speichert die in die Eingabesteuerungseinheit 31 eingegebene Eingabeinformation in die Speichereinheit 33. D. h., die Eingabeinformation wird über die Eingabesteuerungseinheit 31 und über die Dateneinstellungseinheit 32 in die Speichereinheit 33 geschrieben.
Die Speichereinheit 33 umfasst einen Parameter-Speicherbereich 331, einen Maschinenbearbeitungsprogramm-Speicherbereich 332, einen Bildschirmanzeigedaten-Speicherbereich 333, einen gemeinsam benutzten Bereich 334, den Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 und einen Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336.
Der Parameter-Speicherbereich 331 speichert Parameter zur Verwendung in einer Verarbeitung, die von der Steuerungsberechnungseinheit 30 durchgeführt wird, und dergleichen. Insbesondere speichert der Parameter-Speicherbereich 331 einen Steuerungsparameter, einen Servoparameter und dergleichen zum Betreiben des numerischen Steuerungsgeräts 1.
Der Maschinenbearbeitungsprogramm-Speicherbereich 332 speichert ein Maschinenbearbeitungsprogramm, wie beispielsweise ein NC-Programm, welches zur Maschinenbearbeitung eines Werkstücks verwendet wird. Ein Maschinenbearbeitungsprogramm wird von dem Bediener unter Verwendung der Eingabebedienungseinheit 10 eingegeben.
Der Bildschirmanzeigedaten-Speicherbereich 333 speichert Bildschirmanzeigedaten, die auf der Anzeigeeinheit 20 anzuzeigen sind. Die Bildschirmanzeigedaten sind Daten zum Anzeigen von Information auf der Anzeigeeinheit 20.
Der gemeinsam benutzte Bereich 334 wird als ein Arbeitsbereich zum Speichern von vorübergehend verwendeten Daten verwendet.
Der Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 speichert Werkzeuglebensdauerdaten, welche Daten zur Verwendung zur Vorhersage der Werkzeuglebensdauer enthalten, die durch die Eingabesteuerungseinheit 31 geschrieben werden, und Daten, die als Ergebnis eines Prozesses einer Vorhersage der Werkzeuglebensdauer berechnet werden. Die Werkzeuglebensdauerdaten enthalten für jeden Werkzeugtyp eine Lebensdauerabnutzungsmenge Amax, einen Ersetzungszulässigkeitswert, eine Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation, einen Werkzeuglebensdauerwert, einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, einen Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Typ und dergleichen.
Wie hierin verwendet, ist die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax ein Referenzwert zur Verwendung bei der Bestimmung des Endes der Werkzeuglebensdauer. Insbesondere ist die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax ein Wert zum Bestimmen, dass ein Werkzeug das Lebensdauerende an dem Zeitpunkt erreicht hat, an welchem die Abnutzungsmenge des Werkzeugs die Grenze der Lebensdauerabnutzungsmenge erreicht. Des Weiteren ist der Ersetzungszulässigkeitswert ein Wert einer Werkzeuglebensdauer, zu welcher eine Ersetzung eines Werkzeugs, welches sein Lebensdauerende noch nicht erreicht hat, akzeptabel ist. Der Ersetzungszulässigkeitswert ist gleich oder kleiner als die Lebensdauerabnutzungsmenge A_max. Der Wert einer Werkzeuglebensdauer ist durch die Abnutzungsmenge, die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl spezifiziert. Die Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation ist Paare, bestehend aus der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl und der Abnutzungskorrekturmenge eines Werkzeugs, die diesbezüglich eingegeben wurde. Der Werkzeuglebensdauerwert ist ein Wert der Lebensdauer eines Werkzeugs, welcher durch das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 der Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34, das später beschrieben wird, berechnet wird. Der Werkzeuglebensdauerwert wird durch die Abnutzungsmenge, die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl repräsentiert. Der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ist das Datum und die Uhrzeit, zu welcher ein Werkzeug das Ende der Lebensdauer erreichen wird, welcher ebenfalls von dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 berechnet wird. Der Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Typ ist der Typ jedes Werkzeugs, dessen Ersetzung aufgrund der Lebensdauer an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt akzeptabel ist.
Der Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 speichert eine Betriebszeitplaninformation, welche Daten ist, welche die Reihenfolge einer Maschinenbearbeitung von Produkten und die Anzahl von durch die betriebene Werkzeugmaschine zu produzierenden Produkten anweist. Die Reihenfolge der Maschinenbearbeitung ist die Reihenfolge zum Aufrufen von Maschinenbearbeitungsprogrammen, die zur Produktion verwendet werden. Die Anzahl von zu produzierenden Produkten repräsentiert die Anzahl von Ausführungen von sequenziell aufgerufenen Maschinenbearbeitungsprogrammen. Die Anzahl von Maschinenbearbeitungsprogrammausführungen entspricht der Anzahl von zu produzierenden Produkten. Diese Betriebszeitplaninformation wird durch den Nutzer unter Verwendung der Eingabebedienungseinheit 10 ähnlich dem Fall eines Maschinenbearbeitungsprogramms in den Betriebszeitplaninformation der Speichereinheit 33 eingegeben. Es ist zu beachten, dass die Betriebszeitplaninformation Daten sein kann, welche von einem höherrangigen Computer heruntergeladen werden können, welcher über ein Netzwerk oder dergleichen mit dem numerischen Steuerungsgerät 1 verbunden ist. Ein Beispiel des höherrangigen Computers ist ein Produktionsverwaltungscomputer.
Die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 ist mit der SPS 36 verbunden und empfängt von der SPS 36 eine Signalinformation für ein Relais, welches die Werkzeugmaschine bedient, und dergleichen. Die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 schreibt die empfangene Signalinformation dann in den gemeinsam benutzten Bereich 334 der Speichereinheit 33. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 37 greift während des Maschinenbearbeitungsbetriebs auf diese Signalinformationselemente zu. Des Weiteren, wenn die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 an den gemeinsam benutzten Bereich 334 einen Hilfsbefehl ausgibt, liest die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 diesen Hilfsbefehl aus dem gemeinsam benutzten Bereich 334 und sendet den Hilfsbefehl an die SPS 36. Ein Hilfsbefehl ist ein Befehl, welcher eine mechanische Aktion anweist, die von einem Befehl zum Bewegen eines der Servomotoren 71 und 72 und des Spindelmotors 75 verschieden ist. Beispiele des Hilfsbefehls umfassen M-Code- und T-Code-Befehle.
Des Weiteren umfasst die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 und ein Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342. Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 sagt für jedes der Werkzeuge in einer Werkzeuggruppe den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt voraus, welcher das Datum und die Uhrzeit ist, zu welcher das Werkzeug einen Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird. Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 kann diese Vorhersage basierend auf dem Werkzeuglebensdauerwert, welcher die unter Verwendung der Abnutzungsmenge, unter Verwendung der Nutzungsdauer oder unter Verwendung der Nutzungsanzahl des Werkzeugs berechnete Lebensdauer des Werkzeugs ist, und basierend auf der durch ein in der Betriebszeitplaninformation enthaltenes Maschinenbearbeitungsprogramm spezifizierten Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs machen.
In einem Fall, in welchem der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt unter Verwendung der Abnutzungsmenge berechnet wird, greift das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 auf den Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33 zu und berechnet den Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge bezüglich der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs. Nach Berechnung des Betrags α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge berechnet das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 eine verbleibende Nutzungsdauer oder eine verbleibende Nutzungsanzahl des Werkzeugs für eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt der Berechnung bis zu dem Zeitpunkt des Erreichens des Werkzeuglebensdauerwertes basierend auf dem Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge und auf der Lebensdauerabnutzungsmenge des Werkzeugs.
Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 greift dann auf die Betriebszeitplaninformation in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 und auf das Maschinenbearbeitungsprogramm in dem Maschinenbearbeitungsprogramm-Speicherbereich 332 zu und sagt den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt basierend auf der verbliebenen Nutzungsdauer oder auf der verbliebenen Nutzungsanzahl voraus. Der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ist das Datum und die Uhrzeit, zu welcher die Lebensdauerabnutzungsmenge des Werkzeugs nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der eingestellten Betriebszeitplaninformation erreicht wird. Gemäß einem Beispiel wird der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt durch Werte für Jahr, Monat, Tag, Stunde und Minuten repräsentiert. Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 sagt den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt für alle Werkzeuge voraus, welche in der Werkzeugmaschine installiert sind.
Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 extrahiert als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug aus den Werkzeugen, die von dem Werkzeug verschieden sind, dessen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt vorhergesagt wurde, alle Werkzeuge, deren Ersetzung hinsichtlich Lebensdauer an dem Zeitpunkt akzeptabel ist, an welchem das Werkzeug nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird. Insbesondere extrahiert das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug, welches ein Werkzeug ist, dessen Nutzungsdauer oder Nutzungsanzahl seinen Ersetzungszulässigkeitswert zu dem Zeitpunkt des vorhergesagten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts erreichen wird und welches von dem Werkzeug, dessen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt vorhergesagt wurde, verschieden ist.
Bei diesem Vorgang wird ein Vergleich zwischen der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs, welche auf der Annahme berechnet wird, dass eine Maschinenbearbeitung gemäß der eingestellten Betriebszeitplaninformation bis zu dem vorhergesagten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt des Werkzeugs durchgeführt wird, und dem Ersetzungszulässigkeitswert vorgenommen. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 extrahiert für alle der in der Werkzeugmaschine installierten Werkzeuge ein zu dem Zeitpunkt des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts gleichzeitig ersetzbares Werkzeug. Es ist zu beachten, dass ein Werkzeug, welches das Ende seiner Werkzeuglebensdauer bereits erreicht hat, bei dem Vorgang des Extrahierens eines gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs nicht als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug betrachtet wird.
Des Weiteren assoziiert das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 den Typ des Werkzeugs mit der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl, mit dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und mit dem Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs und speichert das Ergebnis. Eine Information, welche die Betriebszeitplaninformation assoziiert mit dem Typ des Werkzeugs, mit der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl, mit dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und mit dem Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs für dieses Werkzeug enthält, wird hierin nachfolgend als Ersetzungsvorhersageinformation bezeichnet. Gemäß einem Beispiel wird die Ersetzungsvorhersageinformation in den Werkzeuglebensdauerdaten in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 gespeichert. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 extrahiert zudem einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, an welchem die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, und den frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt. Der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, an welchem die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, und der früheste Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, die extrahiert wurden, werden in der Ersetzungsvorhersageinformation beispielsweise gekennzeichnet.
Es ist zu beachten, dass die Berechnung des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts und die Extraktion des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs selbst in einem Fall möglich sind, in welchem das numerische Steuerungsgerät 1 eine Ersatzwerkzeugersetzungsfähigkeit hat, welche es ermöglicht, ein Werkzeug, welches das Ende der Lebensdauer erreicht hat, mit einem Ersatzwerkzeug zu ersetzen, wobei das Ersatzwerkzeug in der Werkzeugmaschine bereitgestellt ist. In diesem Fall wird der Typ des Werkzeugs, welches ein Ersatzwerkzeug hat, so gehandhabt, dass ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt unter Verwendung einer das Ersatzwerkzeug berücksichtigenden verbleibenden Nutzungsdauer vorhergesagt wird und dass die das Ersatzwerkzeug berücksichtigende Nutzungsdauer oder Nutzungsanzahl des Werkzeugs mit dem Ersetzungszulässigkeitswert verglichen wird.
Die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 liest ein Maschinenbearbeitungsprogramm aus dem Maschinenbearbeitungsprogramm-Speicherbereich 332 der Speichereinheit 33 und analysiert jeden Block des Maschinenbearbeitungsprogramms. Das Maschinenbearbeitungsprogramm wird durch den Bediener unter Verwendung der Eingabebedienungseinheit 10 ausgewählt. In einem Fall, in welchem der analysierte Block einen T-Code, einen S-Code oder einen M-Code, welche von einem G-Code verschieden sind, enthält, sendet die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 das Analyseergebnis über die Speichereinheit 33 und über die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 an die SPS 36. In einem Fall, in welchem die analysierte Zeile einen G-Code enthält, gibt die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 das Analyseergebnis an die Interpolationsverarbeitungseinheit 37 aus. Ein G-Code gibt einen Befehl zur Achsenbewegung oder dergleichen an. Ein T-Code gibt einen Befehl zur Werkzeugersetzung oder dergleichen an. Ein S-Code gibt einen Befehl für die Umdrehungsgeschwindigkeit des Spindelmotors 75 an. Ein M-Code gibt einen Befehl für eine mechanische Aktion an. Die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 analysiert auch ein Maschinenbearbeitungsprogramm, welches in der Betriebszeitplaninformation enthalten ist, und berechnet die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl des Werkzeugs.
Die SPS 36 speichert ein Leiterprogramm, welches eine von der SPS 36 durchzuführende mechanische Aktion beschreibt. Auf den Empfang eines T-Codes oder M-Codes, d. h. eines Hilfsbefehls, hin, führt die SPS 36 einen dem Hilfsbefehl entsprechenden Betrieb gemäß dem Leiterprogramm durch. D. h., die SPS 36 betreibt den Mechanismus der Werkzeugmaschine, beispielsweise um den Beförderer oder die Kühlung einzuschalten und auszuschalten. Nach Durchführung eines einem Hilfsbefehl entsprechenden Betriebs sendet die SPS 36 ein Abschlusssignal, welches angibt, dass die Maschinenbearbeitungssteuerung abgeschlossen ist, an die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34, um zu veranlassen, dass ein nächster Block des Maschinenbearbeitungsprogramms ausgeführt wird.
Die Interpolationsverarbeitungseinheit 37 empfängt das Analyseergebnis, welches ein Positionsbefehl ist, von der Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35, führt an dem Positionsbefehl eine Interpolationsverarbeitung durch und stellt das Ergebnis der Interpolationsverarbeitung, welches ein Bewegungsbetrag ist, der Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit 38 bereit.
Die Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit 38 führt eine Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitung an dem Ergebnis der Interpolationsverarbeitung durch, welches von der Interpolationsverarbeitungseinheit 37 bereitgestellt wird. Die Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit 38 gibt das Ergebnis der Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitung für die X-Achse und für die Z-Achse an die Achsendatenausgabeeinheit 39 aus.
Die Achsendatenausgabeeinheit 39 gibt das eingegebene Ergebnis der Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitung über die X-Achse-Servosteuerungseinheit 91 bzw. Z-Achse-Servosteuerungseinheit 92 an den Servomotor 71 bzw. 72 aus. Für die Spindel wird ein Schrittbefehl ausgegeben, ohne eine Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitung durchzuführen.
Die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 führt eine Steuerung zum Anzeigen der Bildschirmanzeigedaten, welche in dem Bildschirmanzeigedaten-Speicherbereich 333 der Speichereinheit 33 gespeichert sind, auf der Anzeigeeinheit 20 durch. Gemäß einem Beispiel zeigt die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 auf der Anzeigeeinheit 20 Bildschirmanzeigedaten an, welche den Bediener auffordern, die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax, den Ersetzungszulässigkeitswert und die Abnutzungskorrekturmenge jedes Werkzeugs einzugeben. Die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 führt weiter eine Steuerung zum Anzeigen der von dem Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 erzeugten Ersetzungsvorhersageinformation auf der Anzeigeeinheit 20 durch.
2 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Eingabebildschirms für die Werkzeuglebensdauer und für den Ersetzungszulässigkeitswert gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Ein Eingabebildschirm 410 für die Werkzeuglebensdauer und für den Ersetzungszulässigkeitswert in 2 ermöglicht, den Lebensdauereinstellungswert und den Ersetzungszulässigkeitswert jedes Werkzeugs unter Verwendung der Nutzungsdauer oder unter Verwendung der Nutzungsanzahl oder unter Verwendung der Abnutzungsmenge einzugeben. Der Lebensdauereinstellungswert und der Ersetzungszulässigkeitswert werden für jede Werkzeugnummer eingegeben, welche einen Werkzeugtyp angibt.
Ein Nutzungsdauereingabebereich 411 hat Felder „Nutzungsdauer“, „Lebensdauereinstellungswert“ und „Ersetzungszulässigkeitswert“. Ein Wert für „Nutzungsdauer“ repräsentiert eine Nutzungsdauer von einem Zeitpunkt, an welchem ein in der Werkzeugmaschine angebrachtes Werkzeug in einem unbenutzten Zustand war, bis zu einem Zeitpunkt, an welchem der Eingabebildschirm 410 angezeigt wird. Ein Wert von „Lebensdauereinstellungswert“ repräsentiert eine Nutzungsdauer, welche dem Ende der Lebensdauer des Werkzeugs entspricht, die von dem Bediener eingegeben wird. Ein Wert für „Ersetzungszulässigkeitswert“ repräsentiert eine Nutzungsdauer eines Werkzeugs, an welchem seine Ersetzung akzeptabel ist, welche durch den Bediener eingegeben wird. Der Wert des Ersetzungszulässigkeitswerts ist ein numerischer Wert, welcher gleich oder kleiner als der Lebensdauereinstellungswert ist. Werte für „Nutzungsdauer“, „Lebensdauereinstellungswert“ und „Ersetzungszulässigkeitswert“ werden für jedes Werkzeugidentifikationsinformationselement, welches den Typ des Werkzeugs identifiziert, eingegeben. Eine Werkzeugnummer ist ein Beispiel der Werkzeugidentifikationsinformation.
Ein Nutzungsanzahleingabebereich 412 hat Felder „Nutzungsanzahl“, „Lebensdauereinstellungswert“ und „Ersetzungszulässigkeitswert“. Ein Wert für „Nutzungsanzahl“ repräsentiert die Nutzungsanzahl während einer Zeitdauer von einem Zeitpunkt, an welchem ein in der Werkzeugmaschine angebrachtes Werkzeug in einem unbenutzten Zustand war, bis zu einem Zeitpunkt, an welchem der Eingabebildschirm 410 angezeigt wird. Ein Wert für „Lebensdauereinstellungswert“ repräsentiert die Nutzungsanzahl, welche dem Ende der Lebensdauer des Werkzeugs entspricht, welche durch den Bediener eingegeben wird. Ein Wert für „Ersetzungszulässigkeitswert“ repräsentiert die Nutzungsanzahl eines Werkzeugs, bei der seine Ersetzung akzeptabel ist, welche durch den Bediener eingegeben wird. Der Wert des Ersetzungszulässigkeitswerts ist ein numerischer Wert, welcher gleich oder kleiner dem Lebensdauereinstellungswert ist. Werte für „Nutzungsanzahl“, „Lebensdauereinstellungswert“ und „Ersetzungszulässigkeitswert“ werden für jedes Werkzeugidentifikationsinformationselement eingegeben, welches den Typ des Werkzeugs identifiziert.
Ein Abnutzungsmengeeingabebereich 413 hat Felder „Lebensdauereinstellungswert“ und „Ersetzungszulässigkeitswert“. Ein Wert für „Lebensdauereinstellungswert“ repräsentiert eine Abnutzungsmenge, welche dem Ende der Lebensdauer des Werkzeugs entspricht, welche durch den Bediener eingegeben wird. Ein Wert für „Ersetzungszulässigkeitswert“ repräsentiert eine Abnutzungsmenge eines Werkzeugs, bei welcher seine Ersetzung akzeptabel ist, welche durch den Bediener eingegeben wird. Der Wert des Ersetzungszulässigkeitswerts ist ein numerischer Wert, welcher gleich oder kleiner dem Lebensdauereinstellungswert ist.
Zurückkommend auf 1 umfasst die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 ein Vorhersageinformation-Ausgabemittel 401, welches auf der Anzeigeeinheit 20 eine Ersetzungsvorhersageinformation anzeigt, welche den Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und den Typ eines gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält. Das Vorhersageinformation-Ausgabemittel 401 greift auf die Werkzeuglebensdauerdaten in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33 zu und zeigt eine Ersetzungsvorhersageinformation auf der Anzeigeeinheit 20 in Form einer Liste an, welche ein Ersetzungsdatum und eine Ersetzungszeit eines Werkzeugs für jedes in der Werkzeugmaschine installierte Werkzeug enthält. Die Ersetzungsvorhersageinformation umfasst für jedes von in der Werkzeugmaschine installierten Werkzeugen die Betriebszeitplaninformation, den Typ, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und den Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs. Das Vorhersageinformation-Ausgabemittel 401 kann die Ersetzungsvorhersageinformation auf der Anzeigeeinheit 20 so anzeigen, dass die Typen der Werkzeuge in der Ersetzungsvorhersageinformation in aufsteigender Reihenfolge des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts sortiert sind, oder kann den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, an welchem die Anzahl von ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, und den frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt hervorheben.
Als Nächstes wird ein numerisches Steuerungsverfahren beschrieben, welches in dem numerischen Steuerungsgerät 1 mit einer solchen Konfiguration verwendet wird. 3 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Prozedur eines Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozesses zeigt, welcher in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Gemäß einem Beispiel wird dieser Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozess auf eine Eingabe einer neuen Abnutzungskorrekturmenge durch einen Bediener unter einer Voraussetzung gestartet, dass eine Betriebszeitplaninformation in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 der Speichereinheit 33 gespeichert ist.
Auf den Start des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozesses hin liest die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 die Betriebszeitplaninformation, die in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 der Speichereinheit 33 gespeichert ist (Schritt S11). Bei diesem Vorgang wird der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozess für Werkzeuge durchgeführt, welche in der Werkzeugmaschine installiert sind. Es ist zu beachten, dass es ausreichend ist, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozess wenigstens für Werkzeuge einer Gruppe durchzuführen, welche aus den Werkzeugen besteht, die gemäß der Betriebszeitplaninformation zu verwenden sind.
Dann bezieht das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 der Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 eine Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation, welche in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33 gespeichert ist, und berechnet einen Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge bezüglich der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs (Schritt S12). Die Abnutzungskorrekturmengenänderungsinformation sind Paare bestehend aus der Abnutzungskorrekturmenge, die diesbezüglich eingegeben wurde, und der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs zum Zeitpunkt der Eingabe. Die Abnutzungskorrekturmenge wird als das Ergebnis einer durch den Bediener durchgeführten Messung der Größe des Werkzeugs eingegeben.
4 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Werkzeuglebensdauerberechnungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 4 repräsentiert die horizontale Achse die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl eines Werkzeugs, und die vertikale Achse repräsentiert die Abnutzungsmenge des Werkzeugs. 4 wird im Kontext eines Beispiels beschrieben, in welchem der Werkzeuglebensdauerwert berechnet wird, wenn die horizontale Achse die Nutzungsdauer repräsentiert.
In 4 wird angenommen, dass die Abnutzungskorrekturmenge an Nutzungsdauern a, b und c geändert wird. Die Abnutzungskorrekturmenge ist 0 an der Nutzungsdauer 0. Des Weiteren ist die Abnutzungskorrekturmenge Ca an der Nutzungsdauer a, und die Abnutzungskorrekturmenge ist Cb an der Nutzungsdauer b. Es sei angenommen, dass der Bediener dann eine Abnutzungskorrekturmenge Cc einstellt.
Bei diesem Vorgang erhält das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 die Abnutzungskorrekturmengen Ca und Cb der Nutzungsdauern a und b. Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 erhält auch die Nutzungsdauer Δu des Werkzeugs von der Nutzungsdauer b, an welcher die Abnutzungskorrekturmenge Cb eingestellt wurde, bis zu der Nutzungsdauer c, an welcher die Abnutzungskorrekturmenge Cc eingestellt wurde; und addiert dann die Nutzungsdauer Δu zu der Nutzungsdauer b, um die Nutzungsdauer c zu erhalten, an welcher die Abnutzungskorrekturmenge Cc eingestellt wurde. 4 gibt den Punkt an der Koordinate (a, Ca) als Pa an, gibt den Punkt an der Koordinate (b, Cb) als Pb an und gibt den Punkt an der Koordinate (c, Cc) als Pc an. Dann wird eine Näherungslinie L1 berechnet, welche den Ursprung durchläuft und die Abnutzungskorrekturmenge an jeder dieser Nutzungsdauern annähert. Die Steigung der Näherungslinie L1 repräsentiert den Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge bezüglich der Nutzungsdauer. Der Wert α wird hierin nachfolgend einfach als Betrag der Korrektur der Abnutzungskorrekturmenge bezeichnet.
Wieder bezugnehmend auf die Beschreibung von 3 berechnet das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 dann eine Werkzeuglebensdauer T oder eine Werkzeuglebensdaueranzahl C, an welcher die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax erreicht wird, basierend auf dem Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge bezüglich der Nutzungsdauer oder bezüglich der Nutzungsanzahl des Werkzeugs und basierend auf der Lebensdauerabnutzungsmenge A_max (Schritt S13). Die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax ist in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33 gespeichert. In 4 ist die Werkzeuglebensdauer T der Koordinatenwert auf der horizontalen Achse bei Punkt P1, welcher der Schnittpunkt zwischen einer Linie L2, welche den Wert Amax der Lebensdauerabnutzungsmenge hat und parallel zu der horizontalen Achse ist, und der Näherungslinie L1 ist. Es ist zu beachten, dass mit Bezug zu 4 die Beschreibung für den Fall gegeben ist, in welchem die horizontale Achse die Nutzungsdauer repräsentiert, jedoch kann in einem Fall, in welchem die horizontale Achse die Nutzungsanzahl repräsentiert, die „Nutzungsdauer“ durch die „Nutzungsanzahl“ in der vorangegangenen Beschreibung ersetzt werden. Daher kann die Werkzeuglebensdaueranzahl C erhalten werden.
Dann subtrahiert das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 die aktuelle Nutzungsdauer des Werkzeugs von der berechneten Werkzeuglebensdauer T oder subtrahiert die Nutzungsanzahl von der berechneten Werkzeuglebensdaueranzahl C, um die verbleibende Nutzungsdauer oder die verbleibende Nutzungsanzahl zu berechnen (Schritt S14). In diesem Zusammenhang ist die aktuelle Nutzungsdauer oder Nutzungsanzahl des Werkzeugs an dem Zeitpunkt, an welchem die Abnutzungskorrekturmenge Cc in dem Fall der 4 eingegeben wird, c.
Als Nächstes analysiert das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 die in dem Vorgang auszuführenden Maschinenbearbeitungsprogramme basierend auf der Betriebszeitplaninformation, welche in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 der Speichereinheit 33 gespeichert ist, und berechnet die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl des Werkzeugs in jedem Maschinenbearbeitungsprogramm, welches in dem Vorgang auszuführen ist (Schritt S15). Die Betriebszeitplaninformation wird in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 gespeichert, nachdem sie durch die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35 analysiert wurde.
Das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 berechnet auch den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, welcher das Datum und die Uhrzeit ist, zu welcher das zugeordnete Werkzeug seinen Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird, basierend auf der verbleibenden Nutzungsdauer oder der verbleibenden Nutzungsanzahl vor Erreichen des in Schritt S14 berechneten Werkzeuglebensdauerwertes und auf der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs in allen in dem Vorgang auszuführenden Maschinenbearbeitungsprogrammen, welche in Schritt S15 berechnet wurde (Schritt S16). Dann endet der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozess.
Es ist zu beachten, dass, obwohl 3 ein Beispiel des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozesses unter Verwendung der Abnutzungsmenge eines Werkzeugs zeigt, der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt auch unter Verwendung der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs vorhergesagt werden kann. Zum Beispiel, in einem Fall, in welchem die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax 0 ist, d. h., in einem Fall, in welchem der Bediener die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax nicht eingestellt hat, wird unter Verwendung eines Lebensdauereinstellungswerts der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl, welcher durch den Bediener eingestellt wurde, eine Werkzeuglebensdauer T' oder eine Werkzeuglebensdaueranzahl C' vor Erreichen der Lebensdauer berechnet. In diesem Fall wird eine akkumulierte Nutzungsdauer oder Nutzungsanzahl des Werkzeugs verwendet, welche unter Verwendung des numerischen Steuerungsgeräts 1 gezählt oder gemessen wird. Statt den Vorgang von Schritt S12 bis Schritt S13 durchzuführen, wird insbesondere der Werkzeuglebensdauerwert, d. h. die Werkzeuglebensdauer T' oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C', anstelle des Lebensdauereinstellungswerts verwendet, welcher durch die eingestellte Nutzungsdauer oder durch die Nutzungsanzahl des Werkzeugs spezifiziert ist. Dann wird ein Vorgang durchgeführt, welcher die verbleibende Nutzungsdauer oder die verbleibende Nutzungsanzahl berechnet, welche die Nutzungsdauer bzw. die Nutzungsanzahl ist, welche verbleibt, bevor der Werkzeuglebensdauerwert erreicht wird, basierend auf der Differenz zwischen der Werkzeuglebensdauer T' und der Nutzungsdauer, welche von dem numerischen Steuerungsgeräts 1 erhalten wird, bzw. basierend auf der Differenz zwischen der Werkzeuglebensdaueranzahl C' und der Nutzungsanzahl des Werkzeugs, welche von dem numerischen Steuerungsgerät 1 erhalten wird.
Als Nächstes wird ein Prozess des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Beispiel einer Prozedur eines Prozesses des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation zeigt, welcher in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Dieser Prozess des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation wird beispielsweise auf den Abschluss des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersageprozesses in dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 hin gestartet. Bei diesem Vorgang wird der Prozess des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation für Werkzeuge durchgeführt, welche in der Werkzeugmaschine installiert sind. Es ist zu beachten, dass es ausreichend ist, den Prozess des Erzeugens einer Ersetzungsvorhersageinformation wenigstens für Werkzeuge einer Gruppe durchzuführen, welche aus den Werkzeugen besteht, die gemäß der Betriebszeitplaninformation zu verwenden sind.
Auf den Start des Prozesses des Vorhersagens eines Zeitpunkts zur Werkzeugersetzung hin prüft das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 der Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34 jedes Werkzeug, um zu bestimmen, ob das jeweilige Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet ist (Schritt S31). Wenn das jeweilige Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet ist (d. h., wenn Ja bei Schritt S31), berechnet das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 für ein mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattetes Werkzeug einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, der den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt des Ersatzwerkzeugs enthält (Schritt S32).
Danach oder wenn bei Schritt S31 kein Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet ist (d. h., wenn Nein bei Schritt S31), trägt das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 eine Aufzeichnung einer Ersetzungsvorhersageinformation ein, die mit dem Werkzeug und dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt assoziiert ist, und sortiert die Aufzeichnungen der Ersetzungsvorhersageinformation in aufsteigender Reihenfolge des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts (Schritt S33). Es ist zu beachten, dass der Lebensdauerendzeitpunkt in einem Fall, in welchem ein Werkzeug bereitgestellt ist, ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ist, der den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt des Ersatzwerkzeugs enthält.
Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 wählt dann eine Aufzeichnung aus der Ersetzungsvorhersageinformation aus (Schritt S34). Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 berechnet die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl jedes anderen verfügbaren Werkzeugs für den Zeitpunkt, an welchem das Werkzeug, das der ausgewählten Aufzeichnung entspricht, seinen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, und extrahiert alle Werkzeuge, welche ihren zugeordneten Ersetzungszulässigkeitswert übersteigen, welcher in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 gespeichert ist (Schritt S35). Es ist zu beachten, dass ein Werkzeug, welches seinen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreicht, bevor dieses ausgewählte Werkzeug seinen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, nicht als ein Werkzeug bestimmt werden kann, welches den Ersetzungszulässigkeitswert übersteigt. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 trägt dann das extrahierte Werkzeug bzw. die extrahierten Werkzeuge in die Ersetzungsvorhersageinformation jeweils als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug ein, welches mit dem Werkzeug assoziiert ist, das der ausgewählten Aufzeichnung entspricht (Schritt S36).
Dann bestimmt das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342, ob alle der Aufzeichnungen in der Ersetzungsvorhersageinformation ausgewählt wurden (Schritt S37). Wenn noch nicht alle der Aufzeichnungen ausgewählt wurden (d. h. wenn Nein bei Schritt S37), kehrt der Prozess zu Schritt S34 zurück. Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 führt dann den Vorgang der Schritte S35 und S36 für alle der Aufzeichnungen in der Ersetzungsvorhersageinformation durch.
Dann extrahiert das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und das Werkzeug, welches mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen assoziiert ist, in der Ersetzungsvorhersageinformation und trägt diese Werkzeuge in die Ersetzungsvorhersageinformation ein (Schritt S38). Gemäß einem Beispiel werden das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und das Werkzeug, welches mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen assoziiert ist, in der Ersetzungsvorhersageinformation gekennzeichnet.
Die Ersetzungsvorhersageinformation, welche die Betriebszeitplaninformation umfasst, wird in den Werkzeuglebensdauerdaten in dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 gespeichert.
Als Nächstes erhält das Vorhersageinformation-Ausgabemittel 401 der Bildschirmverarbeitungseinheit 40 die Ersetzungsvorhersageinformation aus dem Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich 335 der Speichereinheit 33, erzeugt aus der Ersetzungsvorhersageinformation Bildschirmdaten in Listenform, welche den Typ, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und die Anzahl der gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge der in der Werkzeugmaschine installierten Werkzeuge enthält, und zeigt die Bildschirmdaten auf der Anzeigeeinheit 20 an (Schritt S39). Die Bildschirmdaten, welche solche Details der Ersetzungsvorhersageinformation repräsentieren, werden hierin nachfolgend als ein Ersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm bezeichnet. Bei diesem Vorgang kann die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 auf der Anzeigeeinheit 20 einen Ersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm anzeigen, welcher die in aufsteigender Reihenfolge des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts sortierten Aufzeichnungen der Ersetzungsvorhersageinformation enthält. Des Weiteren kann die Bildschirmverarbeitungseinheit 40 das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und das Werkzeug, das mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen assoziiert ist, die jeweils in Schritt S36 eingetragen wurden, anders angeben als die anderen Informationselemente, beispielsweise durch Hervorheben.
Eine solche Anzeige der Ersetzungsvorhersageinformation kann dem Bediener das Datum und den Zeitpunkt einer Werkzeugersetzung, zu der die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, unter der Annahme angeben, dass die in der Werkzeugmaschine installierten Werkzeuge, welche gemäß einem eingestellten Betriebszeitplan arbeiten, kontinuierlich verwendet werden. Des Weiteren ermöglicht eine Ersetzung eines Werkzeugs durch den Bediener basierend auf der derart angezeigten Liste, dass ein zu ersetzendes Werkzeug die maximale Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen unter der Voraussetzung hat, dass die in der Werkzeugmaschine installierten Werkzeuge, welche gemäß einem eingestellten Betriebszeitplan arbeiten, kontinuierlich verwendet werden. Dies kann die Wartungsdauer reduzieren. Danach endet der Prozess des Erzeugens der Ersetzungsvorhersageinformation.
6 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform zum Berechnen eines Werkzeugersetzungszeitpunkts, an welchem die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, für einen Fall zeigt, in welchem alle Werkzeuge mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet sind. In 6 repräsentiert die horizontale Achse die Nutzungsdauer oder die Nutzungsanzahl eines Werkzeugs, und die vertikale Achse repräsentiert die Abnutzungsmenge des Werkzeugs. 6 wird im Kontext eines Beispiels beschrieben, in welchem der Werkzeugersetzungszeitpunkt, an welchem die Anzahl maximal ist, zu erhalten ist, wenn die horizontale Achse die Nutzungsdauer repräsentiert.
In 6 wird angenommen, dass drei Werkzeuge X, Y und Z jeweils mit einem einzigen Ersatzwerkzeug X', Y' bzw. Z' ausgestattet sind und dass deren Lebensdauerendeabnutzungsmengen alle den Wert Amax haben. Des Weiteren sind T_X, T_X', T_Y und T_Z die Werkzeuglebensdauerendezeitpunkte der Werkzeuge X, X', Y bzw. Z, welche durch das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 berechnet werden. Ferner wird angenommen, dass die Werkzeuglebensdauerendezeitpunkte in der Reihenfolge T_X, T_Y und T_Z größere Werte haben und dass T_X und T_X' denselben Wert haben.
Das Werkzeug X ist das einzige gleichzeitig ersetzbare Werkzeug, welches den Ersetzungszulässigkeitswert an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_X des Werkzeugs X überstiegen hat. Das Werkzeug X und das Werkzeug Y sind die gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge, welche jeweils den Ersetzungszulässigkeitswert an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_Y des Werkzeugs Y überstiegen haben. Es ist zu beachten, dass vorliegend angenommen wird, dass das Werkzeug X, welches bereits das Ende seiner Werkzeuglebensdauer erreicht hat, nicht ersetzt wird und stattdessen das Ersatzwerkzeug X' zur Maschinenbearbeitung verwendet wird. Dies gilt auch für die folgende Beschreibung. Die gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge, welche den Ersetzungszulässigkeitswert an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_X' des Werkzeugs X' überstiegen haben, sind die Werkzeuge X, Y, X' und Z. Es ist zu beachten, dass vorliegend angenommen wird, dass das Werkzeug Y, welches bereits das Ende seiner Werkzeuglebensdauer erreicht hat, nicht ersetzt wird und stattdessen das Ersatzwerkzeug Y' zur Maschinenbearbeitung verwendet wird. Dies gilt auch für die folgende Beschreibung. Die gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge, welche den Ersetzungszulässigkeitswert an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt Tz des Werkzeugs Z überstiegen haben, sind die Werkzeuge X, Y, X' und Z. In dieser Situation hat die Abnutzungsmenge des Ersatzwerkzeugs X' bereits die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax erreicht.
Das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 bestimmt dann, dass die Anzahlen von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen, welche ihre Ersetzungszulässigkeitswerte an den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkten T_X, T_X', T_Y bzw. T_Z überstiegen haben, aller Werkzeuge 1, 4, 2 bzw. 4 sind. Eine Eintragung einer Information über die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen an dem jeweiligen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt in die Ersetzungsvorhersageinformation ermöglicht es, die maximale Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen zu erhalten.
Die Werkzeugersetzung, bei welcher die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, wird in einem Fall erreicht, in welchem an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_X das Werkzeug X nicht ersetzt, sondern danach das Ersatzwerkzeug X' verwendet wird, das verwendete Werkzeug an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_Y und danach von dem Werkzeug Y auf das Ersatzwerkzeug Y' geändert wird und die vier Werkzeuge X, Y, X' und Z an dem Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt T_X' ersetzt werden. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung mit Bezug zu 6 für ein Beispiel gegeben ist, in welchem die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax und der Ersetzungszulässigkeitswert für alle Werkzeuge X, X', Y, Y', Z und Z' dieselben Werte haben, jedoch ist die Ausführungsform darauf nicht begrenzt. Selbst wenn die Lebensdauerabnutzungsmenge Amax und der Ersetzungszulässigkeitswert für unterschiedliche Werkzeuge unterschiedliche Werte haben, kann eine ähnliche Berechnung den Zeitpunkt zur Werkzeugersetzung bereitstellen, an welchem die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist.
Ein Beispiel von Bildschirmdaten betreffend die Mitteilung der Ersetzungsvorhersageinformation wird als Nächstes beschrieben. 7 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Bildschirmdaten in dem Ersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Ein Werkzeugersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm 420 enthält einen Betriebszeitplananzeigebereich 421, ein Lebensdauerberechnungsverfahren-Auswahl-Pull-Down-Menü 422, einen Werkzeugnummeranzeigebereich 423, einen Ersatzwerkzeuganzeigebereich 424, eine Nutzungsdaueranzeigebereich 425, einen Werkzeuglebensdauerwertanzeigebereich 426, einen Ersetzungszulässigkeitswertanzeigebereich 427, einen Lebensdauerendeerreichungszeitpunktanzeigebereich 428, einen Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer-Anzeigebereich 429 und einen Einstellungswertanzeigebereich 430.
Der Betriebszeitplananzeigebereich 421 zeigt den Namen des ausgewählten Betriebszeitplans an. Gemäß einem Beispiel zeigt der Betriebszeitplananzeigebereich 421 einen Dateinamen an, welcher in dem Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich 336 der Speichereinheit 33 gespeichert ist.
Das Lebensdauerberechnungsverfahren-Auswahl-Pull-Down-Menü 422 akzeptiert die Auswahl eines Lebensdauerberechnungsverfahrens, die von dem Bediener vorgenommen wird. Das Lebensdauerberechnungsverfahren gibt an, welches aus der Abnutzungsmenge, der Nutzungsdauer und der Nutzungsanzahl als der Werkzeuglebensdauerwert zu verwenden ist. Daten, die unter Verwendung des dabei ausgewählten Lebensdauerberechnungsverfahrens berechnet werden, werden in dem Werkzeugersetzungsvorhersagenmitteilungsbildschirm 420 angezeigt. 7 zeigt den Fall, in welchem der Bediener in dem Lebensdauerberechnungsverfahren-Auswahl-Pull-Down-Menü 422 „Abnutzungsmengenberechnung“ ausgewählt hat.
Der Werkzeugnummeranzeigebereich 423 zeigt die Werkzeugnummer an, welche ein in der Werkzeugmaschine installiertes Werkzeug identifiziert. Der Ersatzwerkzeuganzeigebereich 424 zeigt die Werkzeugnummer des Ersatzwerkzeugs an, wenn das in dem Werkzeugnummeranzeigebereich 423 angezeigte Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattet ist. Es ist zu beachten, dass „keins“ angezeigt wird, wenn kein Ersatzwerkzeug installiert ist. Der Nutzungsdaueranzeigebereich 425 zeigt die Nutzungsdauer des Werkzeugs an. Der Werkzeuglebensdauerwertanzeigebereich 426 zeigt den Wert der Werkzeuglebensdauer T oder der Werkzeuglebensdaueranzahl C an, welche durch das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 berechnet wird. Es ist zu beachten, dass ein Werkzeug, dessen Verwendung nicht geplant ist, als „N/A“ in dem Werkzeuglebensdauerwertanzeigebereich 426 angegeben ist.
Der Ersetzungszulässigkeitswertanzeigebereich 427 zeigt den Ersetzungszulässigkeitswert des Werkzeugs an, welcher durch das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 in eine Nutzungsdauer konvertiert wurde. Ein Werkzeug, für welches kein Ersetzungszulässigkeitswert eingestellt wurde, ist in dem Ersetzungszulässigkeitswertanzeigebereich 427 als „N/A“ angegeben. Der Lebensdauerendeerreichungszeitpunktanzeigebereich 428 zeigt den Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt an, welcher von dem Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 berechnet wird. Des Weiteren sind Daten hervorgehoben, welche den frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt repräsentieren.
Der Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer-Anzeigebereich 429 zeigt die Werkzeugnummer des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs bzw. die Werkzeugnummern der gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge für den Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt an. Des Weiteren sind Daten hervorgehoben, welche eine größte Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen repräsentieren. Es ist zu beachten, dass „keins“ in dem Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer-Anzeigebereich 429 angezeigt wird, wenn keine gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge gefunden wurden. Des Weiteren ist ein Werkzeug, dessen Verwendung gemäß dem Betriebszeitplan nicht geplant ist, sowohl in dem Lebensdauerendeerreichungszeitpunktanzeigebereich 428 als auch in dem Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer-Anzeigebereich 429 als „N/A“ angegeben.
Der Einstellungswertanzeigebereich 430 zeigt die Lebensdauerabnutzungsmenge und den Ersetzungszulässigkeitswert jedes Werkzeugs gemäß der Auswahl des Lebensdauerberechnungsverfahren-Auswahl-Pull-Down-Menüs 422 an.
Wie in 7 gezeigt ist, wird die Ersetzungsvorhersageinformation in Listenform, sortiert in aufsteigender Reihenfolge des Lebensdauerendeerreichungszeitpunkts, angezeigt. Des Weiteren sind der Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt des Werkzeugs mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und die Gleichzeitig-ersetzbaren-Werkzeuge-Nummern, die dem mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen assoziierten Werkzeug in der Ersetzungsvorhersageinformation zugeordnet sind, hervorgehoben. Hierin ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die Hintergrundfarbe von der Hintergrundfarbe des anderen Teils der Information verschieden ist.
Es ist zu beachten, dass 7 einen Fall zeigt, in welchem die Nutzungsdauern der Werkzeuge mit Werkzeugnummern 3 und 5 ihre Ersetzungszulässigkeitswerte übersteigen, wenn das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 seinen Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt erreicht. Daher enthält die Zelle der Gleichzeitig-ersetzbaren-Werkzeuge-Nummer für Werkzeugnummer 2 die Werkzeugnummern 3 und 5.
Des Weiteren wird angenommen, dass die Nutzungsdauern der Werkzeuge mit den Werkzeugnummern 3, 4 und 6 ihre Ersetzungszulässigkeitswerte übersteigen, wenn das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 5 seinen Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt erreicht. Die Zelle für Gleichzeitig-ersetzbare-Werkzeuge-Nummer für Werkzeugnummer 5 enthält daher die Werkzeugnummern 3, 4 und 6. In diesem Beispiel, in einem Fall, in welchem mehrere Werkzeuge als die gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge in dem Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer 429 angezeigt werden, wird gezeigt, dass, wenn diese Werkzeuge nicht an dem gleichen Zeitpunkt wie ein Werkzeug mit einem früheren Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt ersetzt werden, diese Werkzeuge an demselben Zeitpunkt wie ein Werkzeug ersetzbar sind, welches das Ende der Lebensdauer als nächstes erreicht. Beispielsweise zeigt 7, dass, wenn es zu dem gleichen Zeitpunkt wie das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 nicht ersetzt wird, das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 3 an demselben Zeitpunkt ersetzbar ist wie das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 5. Es ist zu beachten, dass eine Ersetzung des Werkzeugs mit der Werkzeugnummer 3 an demselben Zeitpunkt wie das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 5 anstelle des gleichen Zeitpunkts wie das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 ermöglicht, das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 3 bis zu einem Zeitpunkt zu verwenden, welcher seinem Lebensdauerende näher ist, als wenn es an demselben Zeitpunkt wie das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 ersetzt wird.
8 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Bildschirmdaten betreffend die Mitteilung der Ersetzungsvorhersageinformation gemäß der ersten Ausführungsform für einen Fall zeigt, in welchem ein Ersatzwerkzeug bereitgestellt ist. 8 zeigt, dass das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 mit einem Werkzeug ausgestattet ist, welches eine Ersatzwerkzeugnummer 12 hat, und die Zelle des Lebensdauerendeerreichungszeitpunktanzeigebereichs 428 für das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 enthält einen Lebensdauerendezeitpunkt, welcher den Lebensdauerendezeitpunkt des Werkzeugs mit der Ersatzwerkzeugnummer 12, welches ein Ersatzwerkzeug ist, enthält, dem der Lebensdauerendezeitpunkt des Werkzeugs mit Werkzeugnummer 2 hinzuaddiert ist. Ferner, wie in 8 gezeigt ist, zeigt der Gleichzeitig-ersetzbares-Werkzeug-Nummer-Anzeigebereich 429 die Werkzeugnummer in Klammern an, wenn das mit einem Ersatzwerkzeug ausgestattete Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 an den Lebensdauerendeerreichungszeitpunkten der Werkzeuge mit den Werkzeugnummern 5, 3, 6 und 4 das Ende seiner Lebensdauer und des Ersatzwerkzeugs mit der Ersatzwerkzeugnummer 12 erreicht hat. In diesem Beispiel gibt die Darstellung „(2)“ an, dass das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 2 an einem beliebigen Zeitpunkt ersetzbar ist. In diesem Fall eliminiert eine gleichzeitige Werkzeugersetzung des Werkzeugs mit der Werkzeugnummer 2 sowie der Werkzeuge mit den Werkzeugnummern 3, 4 und 6, welche die jeweiligen Ersetzungszulässigkeitswerte überstiegen haben, und des Werkzeugs mit der Werkzeugnummer 5 an dem Zeitpunkt des Endes der Lebensdauer des Werkzeugs mit der Werkzeugnummer 5 die Notwendigkeit, eine an dem Zeitpunkt des Endes der Lebensdauer des Werkzeugs mit der Werkzeugnummer 2 erforderliche Werkzeugersetzungsarbeit durchzuführen.
Des Weiteren stimmt in 8 das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt mit dem Werkzeug, das mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen in der Ersetzungsvorhersageinformation assoziiert ist, überein. D. h. in dem Beispiel der 8, dass das Werkzeug mit der Werkzeugnummer 5 das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ist und das Werkzeug ist, welches mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen in der Ersetzungsvorhersageinformation assoziiert ist. Das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt muss jedoch nicht mit dem Werkzeug übereinstimmen, welches mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen in der Ersetzungsvorhersageinformation assoziiert ist. In einem solchen Fall kann eine Werkzeugersetzungsarbeit mit höherer Effizienz durchgeführt werden, indem das betroffene Werkzeug an dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ersetzt wird und danach die gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge an dem Datum und der Uhrzeit des Endes der Werkzeuglebensdauer des Werkzeugs, welches mit der größten Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen assoziiert ist, ersetzt werden. Dies kann die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximieren und die Wartungsdauer des numerischen Steuerungsgeräts 1 minimieren. Es ist zu beachten, dass, wenn der Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt und die Gleichzeitig-ersetzbaren-Werkzeuge-Nummer(n) für das Werkzeug mit dem frühesten Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt angezeigt werden, der Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt und die Gleichzeitig-ersetzbaren-Werkzeuge-Nummer(n) für andere Werkzeuge auch angezeigt werden.
9 ist ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel von Bildschirmdaten betreffend eine Mitteilung der Ersetzungsvorhersageinformation gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Der Werkzeugersetzungsvorhersagemitteilungsbildschirm 420 der 9 hat eine Konfiguration, die der Konfiguration der 8 im Wesentlichen gleich ist, und daher werden nachfolgend Unterschiede zu 8 beschrieben. 9 zeigt einen Fall, in welchem der Bediener in dem Lebensdauerberechnungsverfahren-Auswahl-Pull-Down-Menü 422 „Zeitberechnung“ ausgewählt hat. Des Weiteren zeigt der Werkzeuglebensdauerwertanzeigebereich 426 die verbleibende Lebensdauer, welche durch Subtraktion der Nutzungsdauer von der Lebensdauer erhalten wird, welche der durch den Bediener eingegebene Lebensdauereinstellungswert ist. Des Weiteren zeigt in 9 der Ersetzungszulässigkeitswertanzeigebereich 427 den Ersetzungszulässigkeitswert, der durch einen durch den Bediener eingegebenen Zeitwert gegeben ist.
In dem numerischen Steuerungsgerät 1 gemäß der ersten Ausführungsform sagt das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, welcher das Datum und die Uhrzeit ist, zu welcher das Werkzeug seinen Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird, basierend auf seinem Werkzeuglebensdauerwert und auf der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs in einem Maschinenbearbeitungsprogramm, welches in der Betriebszeitplaninformation enthalten ist, voraus. Der Werkzeuglebensdauerwert repräsentiert die unter Verwendung der Abnutzungsmenge, der Nutzungsdauer oder der Nutzungsanzahl des Werkzeugs berechnete Lebensdauer des Werkzeugs. Des Weiteren extrahiert das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel 342 aus den anderen Werkzeugen jedes gleichzeitig ersetzbare Werkzeug, dessen Ersetzung hinsichtlich der Lebensdauer an dem Zeitpunkt akzeptabel ist, an welchem das Werkzeug den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation erreichen wird. Des Weiteren zeigt das Vorhersageinformation-Ausgabemittel 401 auf der Anzeigeeinheit 20 eine Ersetzungsvorhersageinformation an, welche für jedes in der Werkzeugmaschine installierte Werkzeug den Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und den Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält.
Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass das Datum und die Uhrzeit einer Werkzeugersetzung, bei der die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, dem Bediener unter der Voraussetzung angegeben werden kann, dass die Werkzeuge, die in einer Werkzeugmaschine installiert sind und gemäß einem eingestellten Betriebszeitplan arbeiten, kontinuierlich verwendet werden. D. h., der Zeitpunkt einer Werkzeugersetzung, welcher die Anzahl von Werkzeugersetzungen unter der obigen Voraussetzung minimieren kann, wird dem Bediener angegeben. Es ist zu beachten, dass selbst in einem Fall, in welchem das numerische Steuerungsgerät 1 eine Ersatzwerkzeugersetzungsfähigkeit hat, das Datum und die Uhrzeit, zu der die Anzahl von gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugen maximal ist, ebenfalls vorhergesagt werden kann.
Gemäß dem Obigen kann der Bediener eine Information zur effizienten Durchführung einer Werkzeugersetzungsarbeit erlangen, bevor der Lebensdauerendeerreichungszeitpunkt eines Werkzeugs erreicht wird. Dem Bediener wird daher ermöglicht, eine Werkzeugersetzungsarbeit im Vorhinein vorzubereiten. Des Weiteren ermöglicht eine Reduzierung der Dauer für die Werkzeugersetzungsarbeit, die Wartungsdauer einer Werkzeugmaschine zu reduzieren.
Zweite Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm, welches ein Beispiel einer Funktionskonfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch zeigt. Unter den Elementen der 10 werden Elemente, die eine Funktionalität bereitstellen, die der Funktionalität der korrespondierenden Elemente des numerischen Steuerungsgeräts 1 der ersten Ausführungsform identisch ist, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Die Steuerungsberechnungseinheit 30 des numerischen Steuerungsgeräts 1 umfasst ferner ein Maschinelles-Lernen-Gerät 50. Das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 umfasst eine Beobachtungseinheit 51 und eine Lerneinheit 52. Die Beobachtungseinheit 51 beobachtet als Zustandsinformation (i) eine Betriebene-Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation (r) und die Werkzeuglebensdauer T oder T' oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C'jedes Werkzeugs, bevor das jeweilige Werkzeug den Werkzeuglebensdauerwert erreicht, der durch das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 berechnet wird und in den Werkzeuglebensdauerdaten gespeichert ist, und sendet die Zustandsinformation (i) an die Lerneinheit 52. In diesem Zusammenhang ändert sich der Wert der Werkzeuglebensdauer T oder T' oder der Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' mit dem Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge, und daher beobachtet die Beobachtungseinheit 51 diese Datenelemente. Der Betrag α der Änderung der Abnutzungskorrekturmenge unterscheidet sich in Abhängigkeit des Materials oder des Schneidumfangs an dem Werkstück oder einem Maschinenbearbeitungszustand, wie beispielsweise einer Schneidgeschwindigkeit.
Die Lerneinheit 52 lernt die von der Beobachtungseinheit 51 ausgegebene Zustandsinformation (i) durch maschinelles Lernen. In diesem Zusammenhang ist die Zustandsinformation (i) Daten, welche die Betriebene-Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation (r) und die Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r) jedes Werkzeugs, assoziiert miteinander, enthalten. Die Lerneinheit 52 lernt diese Datensätze, um eine genauere Werkzeuglebensdauer jedes Werkzeugs abzuleiten. Die Lerneinheit 52 sendet diese abgeleiteten Werkzeuglebensdauerdatensätzen (n) an das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341.
Auf den Empfang der Daten von dem Maschinelles-Lernen-Gerät 50 hin korrigiert das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 die Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r).
Es ist zu beachten, dass, obwohl 10 das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 so zeigt, dass es konfiguriert ist, in der Steuerungsberechnungseinheit 30 enthalten zu sein, das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 als ein individuelles Gerät konfiguriert sein kann, welches von diesem numerischen Steuerungsgerät 1 separat ist und mit dem numerischen Steuerungsgerät 1 über ein Netzwerk verbunden ist. Das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 kann auch in einem Cloud-Server bereitgestellt sein.
Die Lerneinheit 52 führt ein Lernen aus der Betriebene-Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation (r) und aus der Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder der Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r) jedes Werkzeugs, bevor es das Ende der Lebensdauer erreicht, beispielsweise gemäß einem neuronalen Netzmodell unter Verwendung von sogenanntem überwachtem Lernen durch. In diesem Zusammenhang bezeichnet der Ausdruck überwachtes Lernen ein Modell, welches bei Eingabe einer großen Anzahl von Datenpaaren von bestimmten Eingaben und Ergebnissen in das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 ein Merkmal dieser Datensätze lernt und ein Ergebnis aus den Eingaben abschätzt.
Ein neuronales Netz umfasst eine Eingabeschicht, welche aus mehreren Neuronen besteht, eine Zwischenschicht (versteckte Schicht), welche aus mehreren Neuronen besteht, und eine Ausgabeschicht, welche aus mehreren Neuronen besteht. Es kann eine Zwischenschicht oder zwei oder mehr Zwischenschichten geben.
Beispielsweise in einem dreischichtigen neuronalen Netz bewirkt eine aus mehreren Eingaben bestehende Eingabe in die Eingabeschicht, dass deren Werte mit Gewichten multipliziert werden, und die Ergebnisse der Multiplikation werden dann in die Zwischenschicht eingegeben. Die Ergebnisse werden weiter mit Gewichten multipliziert, und die resultierenden Werte werden aus der Ausgabeschicht ausgegeben. Diese Ausgabeergebnisse variieren in Abhängigkeit der Werte der Gewichte.
Das neuronale Netz in der vorliegenden Ausführungsform gibt die Werkzeuglebensdauerdaten (n) jedes Werkzeugs als das Lernergebnis (abgeleiteter Wert) unter Verwendung von sogenanntem überwachten Lernen basierend auf dem von der Beobachtungseinheit 51 beobachteten Datensatz aus.
D. h., das neuronale Netz gibt die Werkzeuglebensdauerdaten (n) jedes Werkzeugs als das Lernergebnis aus, d. h. den abgeleiteten Wert, durch Anpassung der Gewichte basierend auf dem von der Ausgabeschicht ausgegebenen Ergebnis in Bezug auf die Eingabe von Daten (i) in die Eingabeschicht, welche die Betriebene-Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation (r) und die Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r) jedes Werkzeugs vor Erreichen des Lebensdauerendes, die miteinander assoziiert sind, enthalten.
Das neuronale Netz ist auch fähig, die Werkzeuglebensdauerdaten (n) jedes Werkzeugs unter Verwendung von sogenanntem unüberwachtem Lernen zu lernen. Unüberwachtes Lernen ist eine Technik des Lernens der Verteilung von Eingabedaten unter Verwendung einer großen Anzahl von ausschließlich Eingabedaten, die dem Maschinelles-Lernen-Gerät 50 bereitgestellt werden, und des Lernens eines Gerätes, welches Kodierung, Klassifikation, Transformation und/oder dergleichen an den Eingabedaten vornimmt, ohne dass entsprechend gelabelte Trainingsausgabedaten bereitgestellt werden. Unüberwachtes Lernen ermöglicht beispielsweise, diese Datensätze in Gruppen bezüglich eines bestimmten Merkmals zu clustern. Unter Verwendung des Ergebnisses dieses Clusterns kann unüberwachtes Lernen eine Vorhersage von Ausgaben bereitstellen, indem ein bestimmtes Kriterium aufgestellt wird und Ausgaben zugewiesen werden, welche dieses Kriterium optimal machen.
Des Weiteren kann die Lerneinheit 52 auch deep learning als den Lernalgorithmus verwenden, welches eine Extraktion von Merkmalen selbst lernt, und maschinelles Lernen kann auch unter Verwendung eines anderen bekannten Verfahrens durchgeführt werden, wie beispielsweise genetischer Programmierung, funktionallogische Programmierung oder eine Supportvektormaschine.
In der zweiten Ausführungsform lernt das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 als die Zustandsinformation die Betriebene-Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation und die Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r) jedes Werkzeugs und leitet Werkzeuglebensdauerdaten ab; und auf den Empfang der Werkzeuglebensdauerdaten hin, die von dem Maschinelles-Lernen-Gerät 50 ausgegeben werden, korrigiert das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel 341 die Werkzeuglebensdauer T oder T' (r) oder die Werkzeuglebensdaueranzahl C oder C' (r). Dies kann eine Genauigkeit der Vorhersage des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts und des Werkzeugersetzungszeitpunkts im Vergleich mit dem Fall der ersten Ausführungsform verbessern.
Eine Hardwarekonfiguration zum Implementieren des numerischen Steuerungsgeräts 1 wird als Nächstes beschrieben. 11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Hardwarekonfiguration der numerischen Steuerungsgeräte gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform zeigt. Das numerische Steuerungsgerät 1 umfasst einen Prozessor 301 und einen Speicher 302. Der Prozessor 301 und der Speicher 302 sind miteinander über eine Busleitung 303 verbunden. Das numerische Steuerungsgerät 1 wird durch Ausführung eines in dem Speicher 302 gespeicherten Programms durch den Prozessor 301 implementiert. Des Weiteren kann die obige Funktionalität unter Verwendung mehrerer Prozessoren und mehrerer Speicher in Zusammenarbeit implementiert sein.
Der Prozessor 301 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein hochintegriertes System (LSI) oder dergleichen. Eine CPU ist auch als eine zentrale Verarbeitungseinheit, eine Verarbeitungseinheit, eine Berechnungseinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer, ein Prozessor und ein digitaler Signalprozessor (DSP) bekannt. Der Speicher 302 ist ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein nur lesbarer Speicher (ROM), ein Flash-Speicher, ein EPROM (Erasable Programmable ROM), ein EEPROM (registrierte Marke) (Electrically Erasable Programmable ROM) oder dergleichen. Es ist zu beachten, dass das numerische Steuerungsgerät 1 so konfiguriert sein kann, dass es ferner ein Anzeigegerät, ein Eingabegerät, ein Kommunikationsgerät und/oder dergleichen umfasst.
Die Eingabesteuerungseinheit 31, die Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit 34, die Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit 35, die Interpolationsverarbeitungseinheit 37, die Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit 38 und das Maschinelles-Lernen-Gerät 50 des numerischen Steuerungsgeräts 1 können jeweils durch Lesen eines entsprechenden Programms aus dem Speicher 302 und Ausführen des Programms durch den Prozessor 301 implementiert werden. Des Weiteren ist die Speichereinheit 33 des numerischen Steuerungsgeräts 1 in dem Speicher 302 implementiert.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele diverser Aspekte der vorliegenden Erfindung. Diese Konfigurationen können mit einer anderen bekannten Technik kombiniert werden, und des Weiteren kann ein Teil solcher Konfigurationen ausgelassen und/oder modifiziert werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: numerisches Steuerungsgerät;
10: Eingabebedienungseinheit;
20: Anzeigeeinheit;
30: Steuerungsberechnungseinheit;
31: Eingabesteuerungseinheit;
32: Dateneinstellungseinheit;
33: Speichereinheit;
34: Maschinenbearbeitungssteuerungssignalverarbeitungseinheit;
35: Maschinenbearbeitungsprogrammanalyseverarbeitungseinheit;
36: SPS;
37: Interpolationsverarbeitungseinheit;
38: Beschleunigung-Bremsung-Verarbeitungseinheit;
39: Achsendatenausgabeeinheit;
40: Bildschirmverarbeitungseinheit;
50: Maschinelles-Lernen-Gerät;
51: Beobachtungseinheit;
52: Lerneinheit;
70: Antriebseinheit;
71, 72: Servomotor;
75: Spindelmotor;
81, 82, 85: Detektor;
91: X-Achse-Servosteuerungseinheit;
92: Z-Achse-Servosteuerungseinheit;
95: Spindel-Steuerungseinheit;
311: Abnutzungskorrekturmengenänderungsdetektionsmittel;
331: Parameter-Speicherbereich;
332: Maschinenbearbeitungsprogramm-Speicherbereich;
333: Bildschirmanzeigedaten-Speicherbereich;
334: gemeinsam benutzter Bereich;
335: Werkzeuglebensdauerdaten-Speicherbereich;
336: Betriebszeitplaninformation-Speicherbereich;
341: Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel;
342: Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel;
401: Vorhersageinformation-Ausgabemittel.

Claims

Numerisches Steuerungsgerät, welches eine Werkzeugmaschine steuert, die eine Maschinenbearbeitung unter Verwendung von Werkzeugen einer Werkzeuggruppe durchführt, wobei jedes der Werkzeuge durch ein Maschinenbearbeitungsprogramm, das in einer Betriebszeitplaninformation enthalten ist, spezifiziert ist, wobei das numerische Steuerungsgerät umfasst: ein Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel, welches für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe basierend auf einem Werkzeuglebensdauerwert, welcher eine unter Verwendung einer Abnutzungsmenge, einer Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs berechnete Lebensdauer des jeweiligen Werkzeugs repräsentiert, und auf einer durch das in der Betriebszeitplaninformation enthaltene Maschinenbearbeitungsprogramm spezifizierten Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs einen Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt vorhersagt, wobei der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ein Datum und eine Uhrzeit ist, an dem das jeweilige Werkzeug den Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird; ein Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel, welches für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe aus anderen Werkzeugen der Werkzeuggruppe als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug diejenigen der Werkzeuge extrahiert, deren Ersetzung hinsichtlich Lebensdauer zu einem Zeitpunkt, an dem das jeweilige Werkzeug nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, akzeptabel ist; und ein Vorhersageinformation-Ausgabemittel, welches auf einer Anzeigeeinheit für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe eine Ersetzungsvorhersageinformation anzeigt, welche einen Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und einen Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei auf ein Einstellen einer Abnutzungskorrekturmenge hin das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel einen Änderungsbetrag der Abnutzungskorrekturmenge für die Nutzungsdauer oder für die Nutzungsanzahl eines entsprechenden der Werkzeuge unter Verwendung eines Paares aus der Abnutzungskorrekturmenge, die vor dem Einstellen der Abnutzungskorrekturmenge eingegeben wurde, und einer Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des Werkzeugs berechnet, den Werkzeuglebensdauerwert aus dem Änderungsbetrag der Abnutzungskorrekturmenge und aus einer Lebensdauerabnutzungsmenge, welche eine für das Werkzeug spezifizierte Lebensdauer repräsentiert, berechnet, und den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt basierend auf dem berechneten Werkzeuglebensdauerwert und auf einer Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des Werkzeugs in dem in der Betriebszeitplaninformation enthaltenen Maschinenbearbeitungsprogramm vorhersagt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei auf ein Einstellen einer Abnutzungskorrekturmenge hin das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt basierend auf einer Differenz zwischen einem durch eine Nutzungsdauer eines entsprechenden der Werkzeuge spezifizierten Lebendauereinstellungswert und einer Nutzungsdauer des Werkzeugs an einem Zeitpunkt des Einstellens der Abnutzungskorrekturmenge und auf einer Nutzungsdauer des Werkzeugs in dem in der Betriebszeitplaninformation enthaltenen Maschinenbearbeitungsprogramm vorhersagt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei auf ein Einstellen einer Abnutzungskorrekturmenge hin das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt basierend auf einer Differenz zwischen einem durch eine Nutzungsanzahl eines entsprechenden der Werkzeuge spezifizierten Lebendauereinstellungswert und einer Nutzungsanzahl des Werkzeugs an einem Zeitpunkt des Einstellens der Abnutzungskorrekturmenge und auf einer Nutzungsanzahl des Werkzeugs in dem in der Betriebszeitplaninformation enthaltenen Maschinenbearbeitungsprogramm vorhersagt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: ein Ersatzwerkzeugersetzungsmittel, welches das jeweilige Werkzeug mit einem Ersatzwerkzeug ersetzt, wobei das Werkzeugersetzungszeitpunkt-Vorhersagemittel den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt, der einen Werkzeuglebensdauerwert des Ersatzwerkzeugs enthält, für jedes der mit dem Ersatzwerkzeug ausgestatteten Werkzeuge berechnet.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Vorhersageinformation-Ausgabemittel auf der Anzeigeeinheit die Ersetzungsvorhersageinformation in aufsteigender Reihenfolge des Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts sortiert anzeigt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Vorhersageinformation-Ausgabemittel auf der Anzeigeeinheit den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt eines der Werkzeuge, welches eine maximale Anzahl der gleichzeitig ersetzbaren Werkzeuge aufweist, und einen Typ des entsprechenden gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs auf eine Darstellungsweise anzeigt, die von einer für andere Information verwendeten Darstellungsweise verschieden ist.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Vorhersageinformation-Ausgabemittel auf der Anzeigeeinheit einen frühesten der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkte auf eine Darstellungsweise anzeigt, die von einer für andere Information verwendeten Darstellungsweise verschieden ist.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 3, ferner umfassend ein Maschinelles-Lernen-Gerät zum Lernen des Werkzeuglebensdauerwerts, wobei das Maschinelles-Lernen-Gerät eine Beobachtungseinheit, welche als Zustandsvariablen eine Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation, welche eine Nummer des ausgeführten Maschinenbearbeitungsprogramms repräsentiert, und eine Nutzungsdauer jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe vor dem Erreichen des Werkzeuglebensdauerwerts beobachtet, und eine Lerneinheit, welche Werkzeuglebensdauerwertdaten jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe basierend auf einem basierend auf den Zustandsvariablen erzeugten Datensatz lernt, umfasst und das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel die Nutzungsdauer jedes der Werkzeuge unter Verwendung der Werkzeuglebensdauerwertdaten, welche durch das von der Lerneinheit durchgeführte Lernen erhalten werden, korrigiert.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 4, ferner umfassend ein Maschinelles-Lernen-Gerät zum Lernen des Werkzeuglebensdauerwerts, wobei das Maschinelles-Lernen-Gerät eine Beobachtungseinheit, welche als Zustandsvariablen eine Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation, welche eine Nummer des ausgeführten Maschinenbearbeitungsprogramms repräsentiert, und eine Nutzungsanzahl jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe vor dem Erreichen des Werkzeuglebensdauerwerts beobachtet, und eine Lerneinheit, welche Werkzeuglebensdauerwertdaten jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe basierend auf einem basierend auf den Zustandsvariablen erzeugten Datensatz lernt, umfasst und das Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt-Vorhersagemittel die Nutzungsanzahl jedes der Werkzeuge unter Verwendung der Werkzeuglebensdauerwertdaten, welche durch das von der Lerneinheit durchgeführte Lernen erhalten werden, korrigiert.
Maschinelles-Lernen-Gerät, welches einen Werkzeuglebensdauerwert lernt, welcher eine Lebensdauer eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine ist, wobei die Werkzeugmaschine zur Maschinenbearbeitung eines zu maschinenbearbeiten Ziels unter Steuerung eines numerischen Steuerungsgeräts ist, wobei das Maschinelles-Lernen-Gerät umfasst: eine Beobachtungseinheit, welche als Zustandsvariablen eine Maschinenbearbeitungsprogrammnummerinformation, welche eine Nummer eines in dem numerischen Steuerungsgerät ausgeführten Maschinenbearbeitungsprogramms repräsentiert, und eine Nutzungsdauer oder eine Nutzungsanzahl des Werkzeugs vor dem Erreichen des Werkzeuglebensdauerwerts beobachtet; und eine Lerneinheit, welche den Werkzeuglebensdauerwert des Werkzeugs basierend auf einem basierend auf den Zustandsvariablen erzeugten Datensatz lernt.
Numerisches Steuerungsverfahren zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die eine Maschinenbearbeitung unter Verwendung von Werkzeugen einer Werkzeuggruppe durchführt, wobei jedes der Werkzeuge durch ein Maschinenbearbeitungsprogramm, das in einer Betriebszeitplaninformation enthalten ist, spezifiziert ist, wobei das numerische Steuerungsverfahren umfasst: einen Schritt des Vorhersagens eines Werkzeuglebensdauerendezeitpunkts für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe basierend auf einem Werkzeuglebensdauerwert, welcher eine unter Verwendung einer Abnutzungsmenge, einer Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs berechnete Lebensdauer des jeweiligen Werkzeugs repräsentiert, und auf einer durch das in der Betriebszeitplaninformation enthaltene Maschinenbearbeitungsprogramm spezifizierten Nutzungsdauer oder einer Nutzungsanzahl des jeweiligen Werkzeugs, wobei der Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt ein Datum und eine Uhrzeit ist, an dem das jeweilige Werkzeuge den Werkzeuglebensdauerwert erreichen wird; einen Schritt des Extrahierens, für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe aus anderen Werkzeugen der Werkzeuggruppe, als ein gleichzeitig ersetzbares Werkzeug diejenigen der Werkzeuge, deren Ersetzung hinsichtlich Lebensdauer an einem Zeitpunkt, an dem das jeweilige Werkzeug nach Durchführung einer Maschinenbearbeitung gemäß der Betriebszeitplaninformation den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt erreichen wird, akzeptabel ist; und einen Schritt des Anzeigens einer Ersetzungsvorhersageinformation, welche einen Typ des Werkzeugs, den Werkzeuglebensdauerendezeitpunkt und einen Typ des gleichzeitig ersetzbaren Werkzeugs enthält, für jedes der Werkzeuge der Werkzeuggruppe auf einer Anzeigeeinheit.