JP7057306B2 - 温度補間装置 - Google Patents
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Description
図1は、工作機械1を含めた全体の構成を示す図である。図2は、温度補間装置100、熱変位補正装置60、及び、数値制御装置70を示すブロック図である。図3は、補間を行う温度データの欠損を説明する図である。図4は、取得した温度データの不揮発性メモリ61への記録を説明する図である。図5は、温度データの欠損の発生の有無の判断を説明する図である。図6は、欠損したデータの推定及び補間を説明する図である。図7は、補正変位量産出部による、不揮発性メモリ61に記録された温度データに基づく熱変位補正を説明する図である。
熱変位補正装置60は、不揮発性記憶媒体としての不揮発性メモリ61と、補正変位量算出部62と、補正実行部63と、を有している。また、数値制御装置70は、軸制御部71を有している。
不揮発性メモリ61は、温度センサ2により温度データを各時刻に読み取って取得する毎に温度データと時刻情報とを紐付けた形で記録する。また、熱変位補正機能が実行される際に、熱変位を推定するための熱変位補正モデルや、熱変位と相関を持つ動作状態データを記録する。
本実施形態における工作機械1の温度センサ2が設けられている所定の部分において、温度センサ2により読み取られる温度の変化は、3次式に従うことが知られている。これを前提として、以下のように温度データが欠損している区間における温度データを補間する。
[補間の要件]
補間式 : ラグランジュの補間公式
次数 : 3次
補間に使うデータ数 : 4
補間に使うデータの相互のデータ間距離 :30分
この時の判断式として、例えば、以下の式が用いられる。
本実施形態では、温度データ読み書き部102は、温度データが読み取られる対象装置である工作機械1の運用中に、時刻情報と温度データとをそれぞれ不揮発性メモリ61に記録し続けると共に、所定の間隔の時刻で不揮発性メモリ61に記録されている時刻情報を照合し、所定の時刻の区間においてデータの欠損が発生しているか否かを判断する。
これにより、工作機械1の運用中において温度データが欠損した期間(区間)における温度データを補間することが可能となる。
これにより、温度上昇及び温度下降が3次式の曲線に従う場合に、温度センサ2が設けられている工作機械1の部分の熱特性を考慮した高精度な温度データの補間を行うことが可能となり、この結果、より高精度な熱変位補正を行うことが可能となる。
第2実施形態においては、工作機械1において温度センサ2を設ける位置によって温度変化の時定数が大きい場合に、指数関数を用いて欠損したデータの補間を行う点で、第1実施形態とは異なる。これ以外の構成については、第1実施形態の構成と同様であるため、第1実施形態における各構成と同様の構成については、説明を省略する。
図8は、温度センサ2を張り付ける位置による時定数の違いを説明する図である。図9は、時定数の違いによる温度上昇及び温度下降の違いを説明するグラフである。図10は、温度上昇曲線のパラメータの算出を説明する図である。
λ=1/τ
の関係式から求められる。求められたλは、各温度センサ2と紐付けた形で計算パラメータ設定部104に予め記録される。
dN/dt=-λN(t)
ここで、N(t)は時刻tにおける減推量である。この微分方程式を解くと以下の指数関数となる。
N(t)=N0e-λt
ここで、N0は初期値である。微分方程式を変形し以下のようにする。
N(t)=N0e-λt+N∞
ここで、N∞を温度の極限値とする。
初期値N0と極限値N∞を以下のように定義する。
N0=最新データの温度-準最新データの温度
N∞=準最新データの温度(最新データの次に新しいデータの温度)
本実施形態では、過去温度推定部103は、予め取得した温度上昇データに基づく温度上昇において、上昇開始温度値である0℃から飽和温度値に対する所定の割合の温度に到達するまでの時間に基く計算用パラメータが用いられた指数関数を温度補間式として用いて、温度データに基づいて欠損したデータを推定する。
これにより、温度の減衰(下降)に限らず増加(上昇)の場合も、欠損した温度データを、滑らかな曲線となるように推定することが可能となる。
100……温度補間装置
102……温度データ読み書き部
103……過去温度推定部
104……計算パラメータ設定部
Claims (3)
- 欠損した温度データを補間するために予め選定された温度補間式の計算用パラメータが記録される計算パラメータ設定部と、
温度データが読み取られる対象装置の運用中に、時刻情報と温度データとをそれぞれ不揮発性記憶媒体に記録し続けると共に、所定の間隔の時刻で前記不揮発性記憶媒体に記録されている前記時刻情報を照合し、所定の時刻の区間においてデータの欠損が発生しているか否かを判断する温度データ読み書き部と、
前記温度データ読み書き部において現時刻に最も近い2データが、所定の温度データ取得間隔から所定の時間以上離れていることによりデータの欠損が発生していると判断された場合、前記不揮発性記憶媒体に記録されているデータと前記計算パラメータ設定部に記録されている計算用パラメータとを用いて、欠損したデータを前記温度補間式により推定し補間する過去温度推定部と、を備える、工作機械の温度補間装置。 - 前記過去温度推定部は、前記温度補間式として前記計算用パラメータを用いたラグランジュの補間公式を用いて、前記温度データに基づいて欠損したデータを推定する請求項1に記載の、工作機械の温度補間装置。
- 前記過去温度推定部は、予め取得した温度上昇データに基づく温度上昇において、上昇開始温度値から飽和温度値に対する所定の割合の温度に到達するまでの時間に基く前記計算用パラメータが用いられた指数関数を前記温度補間式として用いて、前記温度データに基づいて欠損したデータを推定する請求項1に記載の、工作機械の温度補間装置。
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