DE112020007089T5

DE112020007089T5 - Numerisches Steuerungsgerät und Maschinenlerngerät

Info

Publication number: DE112020007089T5
Application number: DE112020007089.1T
Authority: DE
Inventors: Sachio Hanya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2023-02-16
Also published as: CN115244477A; JP6865908B1; WO2022018822A1; JPWO2022018822A1; CN115244477B

Abstract

Ein numerisches Steuerungsgerät (1A) umfasst eine Steuerungseinheit (21), welche eine Werkzeugmaschine (2A) steuert, eine Zustandsbeobachtungseinheit (11A), welche Zustandsvariablen beobachtet, welche einen Motorlaststromwert (41) eines Motors, welcher ein durch die Werkzeugmaschine (2A) verwendetes Schneidwerkzeug antreibt, einen Schneidkoordinatenwert (40), welcher eine Schneidposition eines Werkstücks für das Schneidwerkzeug ist, einen Werkzeugtyp (42), welcher ein Typ des Schneidwerkzeugs ist, einen Werkstücktyp (43), welcher ein Typ des Werkstücks ist, und eine Werkstücktemperatur (44), welche eine Temperatur des Werkstücks ist, umfassen, eine Datenbezugseinheit (12), welche ein Abnutzungsmenge-Messergebnis (45) bezieht, welches ein Ergebnis des Messens einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs ist, und eine Lerneinheit (13), welche die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs auf Grundlage eines Datensatzes lernt, welcher auf der Basis einer Kombination aus den Zustandsvariablen und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis (45) erzeugt ist.

Description

Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein numerisches Steuerungsgerät und ein Maschinenlerngerät (Gerät zum maschinellen Lernen), welche eine Abnutzungsmenge eines durch eine Werkzeugmaschine verwendeten Schneidwerkzeugs schätzen.
Hintergrund
Eine Werkzeugmaschine, welche ein Werkstück unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs maschinenbearbeitet, wird durch ein numerisches Steuerungsgerät gesteuert. Wenn diese Werkzeugmaschine eine Maschinenbearbeitung für eine lange Dauer durchführt, ist eine Schneidkante des Schneidwerkzeugs abgenutzt, und daher nimmt ein Größenfehler eines fertigen Werkstücks zu. Um diesen Größenfehler zu reduzieren, misst ein Bediener der Werkzeugmaschine wiederholt eine Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs.
Um die Arbeit einer solchen Messung der Abnutzungsmenge durch den Bediener einzusparen, wurden diverse Anstrengungen unternommen. Ein in Patentliteratur 1 beschriebenes numerisches Steuerungsgerät schätzt eine tatsächliche Abnutzungsmenge eines Schneidwerkzeugs aus Daten, welche eine Korrelation zwischen einer Änderungsrate eines Motorlaststroms und einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs beim Berühren eines Werkstücks mit dem Schneidwerkzeug angeben.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer H10-20911 ( JP H10-20 911 A )
Kurzbeschreibung
Technisches Problem
Bei der Technik, die in der oben genannten Patentliteratur 1 beschrieben ist, wird jedoch die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs geschätzt, ohne eine Anbringungsabweichung des Werkstücks, eine Formabweichung des Werkstücks und dergleichen zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass es bei der Technik, die in der oben genannten Patentliteratur 1 beschrieben ist, nicht möglich ist, zwischen einer Zunahme des Motorlaststroms, die mit der Abnutzung des Schneidwerkzeugs assoziiert ist, und einer Zunahme des Motorlaststroms, die durch eine Änderung eines Werkstückschneidbereichs verursacht ist, die mit der Anbringungsabweichung des Werkstücks, der Formabweichung des Werkstücks oder dergleichen assoziiert ist, zu unterscheiden, und es ist nicht möglich, eine genaue Abnutzungsmenge zu schätzen.
Die vorliegende Offenbarung wurde unter Berücksichtigung der obigen Umstände gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein numerisches Steuerungsgerät bereitzustellen, welches eine Abnutzungsmenge eines Schneidwerkzeugs genau schätzen kann.
Lösung des Problems
Um die oben genannten Probleme zu lösen und das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung ein numerisches Steuerungsgerät bereit, welches umfasst: eine Steuereinheit, welche eine Werkzeugmaschine basierend auf einem Maschinenbearbeitungsprogramm steuert; eine Zustandsbeobachtungseinheit, welche Zustandsvariablen beobachtet, welche einen Laststromwert eines Motors, welcher ein durch die Werkzeugmaschine verwendetes Schneidwerkzeug antreibt, eine Schneidposition eines Werkstücks für das Schneidwerkzeug, einen Werkzeugtyp, welcher ein Typ des Schneidwerkzeugs ist, einen Werkstücktyp, welcher ein Typ des Werkstücks ist, und eine Werkstücktemperatur, welche eine Temperatur des Werkstücks ist, umfassen; eine Datenbezugseinheit, welche ein Abnutzungsmenge-Messergebnis bezieht, welches ein Ergebnis des Messens einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs ist; und eine Lerneinheit, welche ein Lernmodell, welches zum Schätzen der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs aus den Zustandsvariablen verwendet wird, auf Grundlage eines Datensatzes erzeugt, welcher basierend auf einer Kombination aus den Zustandsvariablen und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis erzeugt ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein numerisches Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Offenbarung hat eine vorteilhafte Wirkung dahingehend, dass es eine Abnutzungsmenge eines Schneidwerkzeugs genau schätzen kann.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuerungssystems zeigt, welches ein numerisches Steuerungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst.
2 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur eines Maschinenlernens zeigt, welches durch ein Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Schätzverarbeitungsprozedur einer geschätzten Abnutzungsmenge zeigt, welche durch das Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines neuronalen Netzes zeigt, welches durch das Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird.
5 ist ein Diagramm, welches ein Hardwarekonfigurationsbeispiel zeigt, durch welches das Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform implementiert ist.
6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuerungssystems zeigt, welches ein numerisches Steuerungsgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst.
7 ist ein Diagramm zum Erklären von Schneidanfangskoordinaten für ein Werkstück ohne Anbringungsfehler, welche durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform detektiert werden.
8 ist ein Diagramm zum Erklären von Schneidanfangskoordinaten für ein Werkstück mit einem Anbringungsfehler, welche durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform detektiert werden.

Beschreibung von Ausführungsform
Nachfolgend werden ein numerisches Steuerungsgerät und ein Maschinenlerngerät gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuerungssystems zeigt, welches ein numerisches Steuerungsgerät gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Ein Steuerungssystem 100A umfasst ein numerisches Steuerungsgerät (NC-Gerät) 1A und eine Werkzeugmaschine 2A.
Das numerische Steuerungsgerät 1A ist ein Computer, welcher eingerichtet ist, die Werkzeugmaschine 2A zu steuern. Die Werkzeugmaschine 2A ist ein Gerät, welches konfiguriert ist, ein Werkstück, welches ein zu maschinenbearbeitendes Objekt ist, unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs zu maschinenbearbeiten. Die Werkzeugmaschine 2A umfasst eine Antriebseinheit 31, einen Mensch-Maschine-Schnittstelle (MMS)-Bildschirm 32, einen Temperatursensor 33 und ein Abnutzungsmenge-Messgerät 34.
Die Antriebseinheit 31 treibt einen oder mehr Motoren an. Die durch die Antriebseinheit 31 angetriebenen Motoren umfassen einen Servomotor und einen Hauptspindelmotor. In einem Fall, in welchem der Servomotor das Schneidwerkzeug antreibt, überträgt die Antriebseinheit 31 einen Laststromwert des Servomotors als einen Motorlaststromwert 41 an das numerische Steuerungsgerät 1A. In einem Fall, in welchem der Hauptspindelmotor das Schneidwerkzeug antreibt, überträgt die Antriebseinheit 31 einen Laststromwert des Hauptspindelmotors als einen Motorlaststromwert 41 an das numerische Steuerungsgerät 1A.
Der MMS-Bildschirm 32 ist ein Bildschirm, welcher so eingestellt ist, dass er durch einen Bediener eingegebene Information anzeigt. Der MMS-Bildschirm 32 ist mit einem Eingabegerät (nicht gezeigt) verbunden, welches konfiguriert ist, die durch den Bediener eingegebene Information zu empfangen und von dem Eingabegerät übertragene Information anzuzeigen. Beispiele des Eingabegerätes umfassen eine Maus, eine Tastatur oder dergleichen.
Die durch den Bediener in das Eingabegerät eingegebene Information umfasst einen Werkzeugtyp 42 und einen Werkstücktyp 43. Der Werkzeugtyp 42 und der Werkstücktyp 43, welche auf dem MMS-Bildschirm 32 angezeigt werden, werden an das numerische Steuerungsgerät 1A übertragen. Der Werkzeugtyp 42 ist eine Information, welche einen Typ des Schneidwerkzeugs angibt, und der Werkstücktyp 43 ist eine Information, welche einen Typ des Werkstücks angibt. Der Werkstücktyp 43 umfasst eine Information betreffend ein Material des Werkstücks, eine Information betreffend eine Form des Werkstücks, eine Information betreffend eine Größe des Werkstücks und dergleichen. Es ist zu beachten, dass der Werkzeugtyp 42 und der Werkstücktyp 43 durch ein beliebiges Verfahren eingestellt werden können. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, in welchem der Werkzeugtyp 42 und der Werkstücktyp 43, welche in das Eingabegerät eingegeben wurden, zu dem MMS-Bildschirm 32 übertragen werden und der Werkzeugtyp 42 und der Werkstücktyp 43 von dem MMS-Bildschirm 32 zu dem numerischen Steuerungsgerät 1A übertragen werden.
Der Temperatursensor 33 ist ein Beispiel eines Temperaturdetektionsgerätes, welches fähig ist, eine Temperatur eines Werkstücks zu messen. Der Temperatursensor 33 überträgt die gemessene Temperatur an das numerische Steuerungsgerät 1A als eine Werkstücktemperatur 44.
Das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ist ein Gerät, welches konfiguriert ist, eine Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs zu messen. In einem Fall, in welchem das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ein Messschieber oder dergleichen ist, welcher zum manuellen Messen einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs verwendet wird, wird ein Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, welches ein Messergebnis der Abnutzungsmenge ist, durch den Bediener in das numerische Steuerungsgerät 1A eingegeben. In einem Fall, in welchem das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ein Gerät ist, welches die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs automatisch misst, überträgt das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 an das numerische Steuerungsgerät 1A.
In einem Fall, in welchem das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ein manuelles Messgerät ist, ist das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 außerhalb der Werkzeugmaschine 2A angeordnet, hingegen ist in einem Fall, in welchem das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ein automatisches Messgerät ist, das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 innerhalb der Werkzeugmaschine 2A angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, in welchem das Abnutzungsmenge-Messgerät 34 ein automatisches Messgerät ist und das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 von dem Abnutzungsmenge-Messgerät 34 an das numerische Steuerungsgerät 1A übertragen wird.
Das numerische Steuerungsgerät 1A umfasst ein Maschinenlerngerät 10, eine Steuerungseinheit 21, eine Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22. Die Steuerungseinheit 21 steuert die Werkzeugmaschine 2A unter Verwendung eines Maschinenbearbeitungsprogramms 20. Zudem berechnet die Steuerungseinheit 21 beim Ausführen des Maschinenbearbeitungsprogramms 20 basierend auf dem Maschinenbearbeitungsprogramm 20 einen Schneidkoordinatenwert 40, welcher eine Schneidposition (Werkzeugkoordinaten) an dem Werkstück durch das Schneidwerkzeug angibt. Die Steuerungseinheit 21 überträgt den Schneidkoordinatenwert 40 an das Maschinenlerngerät 10.
Das Maschinenlerngerät 10 ist ein Computer, welcher eingerichtet ist, eine Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs basierend auf einer Information zu lernen, welche bei Maschinenbearbeitung des Werkstücks durch das Schneidwerkzeug bezogen wird. Das Maschinenlerngerät 10 hat eine Funktion des Lernens der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs und eine Funktion des Schätzens der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs unter Verwendung eines Lernergebnisses. Das Maschinenlerngerät 10 gibt eine geschätzte Abnutzungsmenge 75, welche ein Schätzergebnis ist, an die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 aus.
Das Maschinenlerngerät 10 umfasst eine Zustandsbeobachtungseinheit 11A, eine Datenbezugseinheit 12 und eine Lerneinheit 13. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezieht den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44 von der Werkzeugmaschine 2A.
Insbesondere bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11A den Motorlaststromwert 41 von der Antriebseinheit 31 und bezieht den Werkzeugtyp 42 und den Werkstücktyp 43 von dem MMS-Bildschirm 32. Ferner bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11A die Werkstücktemperatur 44 von dem Temperatursensor 33. Ferner bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11A den Schneidkoordinatenwert 40 von der Steuerungseinheit 21. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11A überträgt den bezogenen Schneidkoordinatenwert 40, den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44 an die Lerneinheit 13.
Die Datenbezugseinheit 12 bezieht das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 von dem Abnutzungsmenge-Messgerät 34. Die Datenbezugseinheit 12 überträgt das bezogene Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 an die Lerneinheit 13.
Die Lerneinheit 13 lernt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 basierend auf einem Datensatz, welcher basierend auf einer Kombination aus dem Schneidkoordinatenwert 40, dem Motorlaststromwert 41, dem Werkzeugtyp 42, dem Werkstücktyp 43 und der Werkstücktemperatur 44, die von der Zustandsbeobachtungseinheit 1 1A ausgegeben werden, und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, welches von der Datenbezugseinheit 12 ausgegeben wird, erzeugt ist. Vorliegend ist der Datensatz Daten, in welchen eine Zustandsvariable und Bestimmungsdaten miteinander assoziiert sind. In der ersten Ausführungsform sind der Schneidkoordinatenwert 40, der Motorlaststromwert 41, der Werkzeugtyp 42, der Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44 Zustandsvariablen, und das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 ist Bestimmungsdaten.
In einer Lernphase lernt die Lerneinheit 13 die geschätzte Abnutzungsmenge 75 durch Aktualisieren eines Lernmodells, wie beispielsweise einem neuronalen Netz. Die Lerneinheit 13 passt das Lernmodell so an, dass bei Eingabe der Zustandsvariable in das Lernmodell das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 aus dem Lernmodell ausgegeben wird. Die Lerneinheit 13 hat dieses Lernmodell in sich gespeichert.
Wenn die Zustandsvariable von der Zustandsbeobachtungseinheit 11A in einer Anwendungsphase (Schätzphase) empfangen wird, gibt die Lerneinheit 13 diese Zustandsvariable in das Lernmodell ein. In diesem Fall wird die geschätzte Abnutzungsmenge 75, welche der Zustandsvariable zugeordnet ist, aus dem Lernmodell ausgegeben. Die Lerneinheit 13 überträgt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 an die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22.
Die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 berechnet eine Korrekturmenge 76 basierend auf der geschätzten Abnutzungsmenge 75. Die Korrekturmenge 76 ist eine Positionskorrekturmenge des Schneidwerkzeugs, welche eingestellt wird, um eine Werkstückmaschinenbearbeitungsposition während einer durch das Schneidwerkzeug durchgeführten Maschinenbearbeitung zu korrigieren. Die Korrekturmenge 76 wird dazu verwendet, einen Werkstückmaschinenbearbeitungsfehler zu eliminieren, welcher durch Abnutzung des Schneidwerkzeugs verursacht wird.
Die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22, welche eine Berücksichtigungseinheit ist, ist dazu konfiguriert, die Korrekturmenge 76 bei einer Position des Schneidwerkzeugs zu berücksichtigen, indem die Korrekturmenge 76 an die Steuerungseinheit 21 übertragen wird. Die Steuerungseinheit 21 steuert die Werkzeugmaschine 2A und korrigiert dabei die Position des Schneidwerkzeugs unter Verwendung der Korrekturmenge 76.
Als Nächstes wird eine Verarbeitungsprozedur eines durch das Maschinenlerngerät 10 durchgeführten Maschinenlernens und eine durch das Maschinenlerngerät 10 durchgeführte Schätzverarbeitungsprozedur der geschätzten Abnutzungsmenge 75 beschrieben. 2 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Verarbeitungsprozedur eines durch ein Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführtes Maschinenlernens zeigt.
Der Werkzeugtyp 42 und der Werkstücktyp 43, welche zum Maschinenbearbeiten eines Werkstücks verwendet werden, werden im Vorhinein unter Verwendung des MMS-Bildschirms 32 eingestellt. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezieht den Werkzeugtyp 42 und den Werkstücktyp 43 von dem MMS-Bildschirm 32 (Schritt S10).
Wenn die Ausführung des Maschinenbearbeitungsprogramms 20 beginnt, berechnet die Steuerungseinheit 21 den Schneidkoordinatenwert 40 basierend auf dem Maschinenbearbeitungsprogramm 20. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezieht den Schneidkoordinatenwert 40 von der Steuerungseinheit 21 (Schritt S20). Zudem bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11A den Motorlaststromwert 41 von der Antriebseinheit 31 (Schritt S30) und bezieht die Werkstücktemperatur 44 von dem Temperatursensor 33 (Schritt S40). Die Zustandsbeobachtungseinheit 11A überträgt die bezogenen Daten an die Lerneinheit 13 (Schritt S50). Die an die Lerneinheit 13 durch die Zustandsbeobachtungseinheit 11A übertragenen Daten umfassen den Schneidkoordinatenwert 40, den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44.
Beim Maschinenlernen bezieht die Datenbezugseinheit 12 das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 von dem Abnutzungsmenge-Messgerät 34 (Schritt S60). Die Datenbezugseinheit 12 überträgt die bezogenen Daten an die Lerneinheit 13 (Schritt S70). Das bedeutet, dass die Datenbezugseinheit 12 das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 an die Lerneinheit 13 überträgt. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitung von Schritt S10 bis Schritt S70 in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden kann.
Die Lerneinheit 13 lernt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 basierend auf den Daten, welche durch die Zustandsbeobachtungseinheit 11A und die Datenbezugseinheit 12 bezogen wurden (Schritt S80). Das bedeutet, dass die Lerneinheit 13 basierend auf dem Datensatz, in welchem die Zustandsvariable und die Bestimmungsdaten miteinander assoziiert sind, ein Lernmodell erzeugt. Die Lerneinheit 13 hat das Lernmodell in sich gespeichert.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Schätzverarbeitungsprozedur einer geschätzten Abnutzungsmenge zeigt, welche durch das Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Beschreibung derjenigen der in 3 gezeigten Prozesse, die den in 2 gezeigten Prozessen gleich sind, wird weggelassen.
Bei der durch das Maschinenlerngerät 10 durchgeführten Verarbeitung beim Schätzen der geschätzten Abnutzungsmenge 75 sind Schritte S10 bis S50 gleich denen beim Maschinenlernen. In Schritt S50, nachdem die Zustandsbeobachtungseinheit 11A die bezogenen Daten an die Lerneinheit 13 übertragen hat, schätzt die Lerneinheit 13 die geschätzte Abnutzungsmenge 75 basierend auf dem Lernmodell und den durch die Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezogenen Daten (Schritt S90). Das bedeutet, dass die Lerneinheit 13 die geschätzte Abnutzungsmenge 75 basierend auf der Zustandsvariable und dem Lernmodell schätzt. Auf diese Weise schätzt die Lerneinheit 13 die geschätzte Abnutzungsmenge 75 aus der Zustandsvariable, welche von der Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezogen wird, basierend auf dem Lernergebnis (Lernmodell), welches unter Verwendung des Datensatzes erzeugt ist, in welchem die Zustandsvariable und die Bestimmungsdaten miteinander assoziiert sind.
Es ist zu beachten, dass die Lerneinheit 13 beim Schätzen der geschätzten Abnutzungsmenge 75 das Lernmodell aktualisieren kann. Mit anderen Worten kann die Lerneinheit 13 Lernen der geschätzten Abnutzungsmenge 75 durchführen und dabei die geschätzte Abnutzungsmenge 75 schätzen.
Die Lerneinheit 13 überträgt die geschätzte Abnutzungsmenge 75, welche durch das Schätzen erhalten wurde, an die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22. Die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 berechnet die zum Korrigieren der Position des Schneidwerkzeugs verwendete Korrekturmenge 76 basierend auf der bezogenen geschätzten Abnutzungsmenge 75. Die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 überträgt die berechnete Korrekturmenge 76 an die Steuerungseinheit 21. Die Steuerungseinheit 21 steuert die Werkzeugmaschine 2A unter Verwendung der Korrekturmenge 76 und des Maschinenbearbeitungsprogramms 20.
Nun wird ein Zusammenhang zwischen jedem Teil der durch die Zustandsbeobachtungseinheit 11A bezogenen Daten und dem durch die Datenbezugseinheit 12 bezogenen Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 beschrieben. Weil ein Widerstand zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug zunimmt, wenn sich das Schneidwerkzeug abnutzt und seine Klinge an Schärfe verliert, nimmt der Motorlaststromwert 41 zu. Zudem kann sich der Motorlaststromwert 41 ändern, wenn sich ein durch das Schneidwerkzeug erzeugter Schneidbereich aufgrund eines Anbringungsfehlers des Werkstücks, einer Variation der Werkstückform, einer Ausdehnung des Werkstücks oder dergleichen ändert.
Das Maschinenlerngerät 10 verwendet den Schneidkoordinatenwert 40, um hierdurch zu bestimmen, ob die Änderung des Motorlaststromwertes 41 durch die Abnutzung des Schneidwerkzeugs oder durch die Änderung des Schneidbereichs verursacht ist.
Wenn sich der Motorlaststromwert 41 ändert und der Schneidkoordinatenwert 40 dabei eine normale Koordinate ist, die im Vorhinein eingestellt wurde, bestimmt das Maschinenlerngerät 10, dass sich der Motorlaststromwert 41 aufgrund der Abnutzung des Schneidwerkzeugs geändert hat. In diesem Fall passt das Maschinenlerngerät 10 ein Lernmodell so an, dass sich die geschätzte Abnutzungsmenge 75 dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 annähert. Das bedeutet, dass das Maschinenlerngerät 10 bei Annäherung des Schneidkoordinatenwerts 40 an die normale Koordinate das Lernmodell so anpasst, dass sich die geschätzte Abnutzungsmenge 75 dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 annähert.
Andererseits, wenn sich der Motorlaststromwert 41 ändert und der Schneidkoordinatenwert 40 dabei keine normale Koordinate, die im Vorhinein eingestellt ist, ist, bestimmt das Maschinenlerngerät 10, dass sich der Motorlaststromwert 41 aufgrund der Änderung des Schneidbereichs geändert hat, welche durch einen Anbringungsfehler des Werkstücks oder dergleichen verursacht ist. In diesem Fall passt das Maschinenlerngerät 10 das Lernmodell so an, dass sich die geschätzte Abnutzungsmenge 75 dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 nicht annähert. Das bedeutet, dass das Maschinenlerngerät 10 bei weiterem Entfernen des Schneidkoordinatenwerts 40 von der normalen Koordinate das Lernmodell so anpasst, dass die geschätzte Abnutzungsmenge 75 von dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 weiter weg wird.
Wenn sich die Materialien oder die Formen des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks ändern, kann sich zudem die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs für die gleiche Maschinenbearbeitung ändern. Daher passt das Maschinenlerngerät 10 das Lernmodell basierend auf dem Werkzeugtyp 42 und dem Werkstücktyp 43 an.
Weil sich das Werkstück selbst deformiert, wenn sich die Werkstücktemperatur 44 ändert, ändert sich zudem der Schneidbereich, wenn sich die Werkstücktemperatur 44 ändert. Zum Beispiel, weil sich das Werkstück mit zunehmender Werkstücktemperatur 44 ausdehnt, nimmt der Schneidbereich zu. In diesem Fall nimmt der Motorlaststromwert 41 auch in Assoziation mit einer Zunahme der Werkstücktemperatur 44 zu. Das bedeutet, dass sich der Motorlaststromwert 41 entsprechend ändert, wenn sich die Werkstücktemperatur 44 ändert. Daher passt das Maschinenlerngerät 10 das Lernmodell basierend auf der Werkstücktemperatur 44 an.
Auf diese Weise wird das Maschinenlerngerät 10 dazu verwendet, die geschätzte Abnutzungsmenge 75 zu lernen, die mit dem Schneidkoordinatenwert 40, dem Motorlaststromwert 41, dem Werkzeugtyp 42, dem Werkstücktyp 43 und der Werkstücktemperatur 44 assoziiert ist. Es ist zu beachten, dass das Maschinenlerngerät 10 beispielsweise ein Gerät sein kann, welches mit dem numerischen Steuerungsgerät 1A über ein Netzwerk verbunden ist und von dem numerischen Steuerungsgerät 1A separat bereitgestellt ist. Ferner kann das Maschinenlerngerät 10 in dem numerischen Steuerungsgerät 1A eingebaut sein. Ferner kann das Maschinenlerngerät 10 auf einem Cloudserver existieren.
Die Lerneinheit 13 lernt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 beispielsweise durch sogenanntes überwachtes Lernen gemäß einem Neuronalen-Netz-Modell. In diesem Beispiel bedeutet das überwachte Lernen ein Modell, welches einem Lerngerät eine große Anzahl von Datensätzen aus bestimmten Eingaben und Ergebnissen (Labels) gibt, um hierdurch Merkmale dieser Datensätze zu lernen und ein Ergebnis aus der Eingabe zu schätzen.
Das neuronale Netz besteht aus einer Eingabeschicht, welche aus mehreren Neuronen besteht, einer Zwischenschicht (versteckte Schicht), welche aus mehreren Neuronen besteht, und einer Ausgabeschicht, welche aus mehreren Neuronen besteht. Die Anzahl von Zwischenschichten kann eins sein oder kann zwei oder mehr sein.
4 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines neuronalen Netzes zeigt, welches durch das Maschinenlerngerät gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird. Zum Beispiel, in einem Fall eines dreischichtigen neuronalen Netzes, wie es in 4 gezeigt ist, werden bei Eingabe von zwei oder mehr Eingaben in die Eingabeschichten X1 bis X3 diese Werte mit Gewichten w1 1 bis w16 multipliziert, und die Multiplikationsergebnisse werden in Zwischenschichten Y1 und Y2 eingegeben, und des Weiteren werden die Ergebnisse mit Gewichten w21 bis w26 multipliziert und die Multiplikationsergebnisse werden aus Ausgabeschichten Z1 bis Z3 ausgegeben. Diese Ausgabeergebnisse variieren gemäß Werten der Gewichte w 11 bis w16 und der Gewichte w21 bis w26.
Das neuronale Netz gemäß der ersten Ausführungsform lernt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 durch sogenanntes überwachtes Lernen auf Grundlage des Datensatzes, welcher basierend auf der Kombination aus dem Schneidkoordinatenwert 40, dem Motorlaststromwert 41, dem Werkzeugtyp 42, dem Werkstücktyp 43, der Werkstücktemperatur 44 und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 erzeugt ist.
Das bedeutet, dass das neuronale Netz die geschätzte Abnutzungsmenge 75 durch Anpassen der Gewichte w 11 bis w16 und w21 bis w26 derart lernt, dass sich das Ergebnis, welches durch Eingeben des Schneidkoordinatenwertes 40, des Motorlaststromwertes 41, des Werkzeugtyps 42, des Werkstücktyps 43 und der Werkstücktemperatur 44 erhalten und aus den Ausgabeschichten Z1 bis Z3 ausgegeben wird, dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 annähert. Die Lerneinheit 13 hat das neuronale Netz in sich gespeichert, dessen Gewichte w11 bis w16 und w21 bis w26 angepasst wurden.
Ferner kann das neuronale Netz die geschätzte Abnutzungsmenge 75 durch sogenanntes unüberwachtes Lernen lernen. Das unüberwachte Lernen ist ein Verfahren zum Lernen, wie Eingabedaten verteilt sind, wobei dem Maschinenlerngerät nur eine große Menge von Eingabedaten gegeben wird und ein Gerät erlernt wird, welches Kompression, Klassifizierung oder Formung oder dergleichen an den Eingabedaten ohne Bereitstellen von entsprechenden Lehrdaten (Ausgabedaten) durchführt. Das unüberwachte Lernen kann eine Verarbeitung des Clusterns von Merkmalen, die in diesen Datensätzen enthalten sind, in gleiche Merkmale und die andere Verarbeitung wie diese durchführen. Unter Verwendung dieses Ergebnisses kann unüberwachtes Lernen eine Vorhersage einer Ausgabe realisieren durch Aufstellen eines Kriteriums und Zuweisen von Ausgaben derart, dass das Kriterium optimiert wird. Ferner gibt es ein Lernmittel, welches halbüberwachtes Lernen genannt wird, als Zwischenproblem, welches zwischen dem unüberwachten Lernen und dem überwachten Lernen liegt, und dies ist kategorisiert als ein Fall, in welchem nur einige Paare aus Eingabe- und Ausgabedaten existieren und Daten, die von den Datenpaaren verschieden sind, Daten von nur Eingaben sind.
Ferner kann die Lerneinheit 13 die geschätzte Abnutzungsmenge 75 auf Grundlage eines Datensatzes lernen, welcher für zwei oder mehr numerische Steuerungsgeräte 1A erzeugt ist. Es ist zu beachten, dass die Lerneinheit 13 die Datensätze von zwei oder mehr Werkzeugmaschinen 2A beziehen kann, welche in ein und demselben Standort verwendet werden, oder die geschätzte Abnutzungsmenge 75 unter Verwendung der Datensätze lernen kann, welche von zwei oder mehr Werkzeugmaschinen 2A gesammelt werden, die an unterschiedlichen Standorten voneinander unabhängig arbeiten. Zudem ist es möglich, ein numerisches Steuerungsgerät, welches den Datensatz sammelt, zwischenzeitlich zu den Objekten hinzuzufügen, oder, im Gegensatz dazu, das numerische Steuerungsgerät von den Objekten zu entfernen. Ferner kann das Maschinenlerngerät, welches die geschätzte Abnutzungsmenge 75 für ein numerisches Steuerungsgerät gelernt hat, an das andere numerische Steuerungsgerät angebracht werden, und eine geschätzte Abnutzungsmenge 75 an dem anderen numerischen Steuerungsgerät kann dementsprechend neu erlernt und aktualisiert werden.
Ferner kann als Lernalgorithmus, welcher in der Lerneinheit 13 verwendet wird, Deep Learning (DL) zum Lernen einer Extraktion von einer Merkmalsmenge selbst verwendet werden, und die Lerneinheit 13 kann Maschinenlernen gemäß einem anderen öffentlich bekannten Verfahren durchführen, beispielsweise genetischer Programmierung, funktionallogischer Programmierung oder Supportvektormaschine.
Nun wird eine Hardwarekonfiguration des Maschinenlerngeräts 10 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, welches ein Hardwarekonfigurationsbeispiel zum Implementieren des Maschinenlerngeräts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das Maschinenlerngerät 10 kann implementiert werden durch ein Eingabegerät 103, einen Prozessor 101, einen Speicher 102, ein Anzeigegerät 105 und ein Ausgabegerät 104.
Beispiele des Prozessors 101 umfassen eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), ein zentrales Verarbeitungsgerät, ein Verarbeitungsgerät, ein Arithmetikgerät, einen Mikroprozessor, einen Mikrocomputer, einen digitalen Signalprozessor (DSP) und ein hochintegriertes Schaltungssystem (LSI). Der Speicher 102 ist beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder ein nur lesbarer Speicher (ROM).
Das Maschinenlerngerät 10 wird implementiert durch den Prozessor 101, welcher ein in dem Speicher 102 gespeichertes Lernprogramm liest und ausführt, wobei das Lernprogramm dazu konfiguriert ist, durch einen Computer ausgeführt zu werden, um Operationen des Maschinenlerngeräts 10 auszuführen. Man kann auch sagen, dass das Lernprogramm, welches ein Programm zum Ausführen der Operationen des Maschinenlerngeräts 10 ist, einen Computer dazu veranlasst, eine Prozedur oder ein Verfahren für das Maschinenlerngerät 10 auszuführen.
Das durch das Maschinenlerngerät 10 ausgeführte Lernprogramm hat eine modulare Konfiguration, welche die Zustandsbeobachtungseinheit 11A, die Datenbezugseinheit 12 und die Lerneinheit 13 umfasst, wobei diese Einheiten in ein Hauptspeichergerät geladen und auf dem Hauptspeichergerät erzeugt werden.
Das Eingabegerät 103 empfängt den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44, welche Zustandsvariablen sind, von der Werkzeugmaschine 2A und gibt diese in den Prozessor 101 ein. Ferner empfängt das Eingabegerät 103 das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, welches die Bestimmungsdaten ist, von der Werkzeugmaschine 2A und gibt das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 in den Prozessor 101 ein. Ferner empfängt das Eingabegerät 103 den Schneidkoordinatenwert 40, welcher eine Zustandsvariable ist, von der Steuerungseinheit 21 und gibt den Schneidkoordinatenwert 40 in den Prozessor 101 ein.
Der Speicher 102 wird als temporärer Speicher verwendet, wenn der Prozessor 101 diverse Arten von Verarbeitungen ausführt. Der Speicher 102 speichert den Schneidkoordinatenwert 40, den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43, die Werkstücktemperatur 44, das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, die geschätzte Abnutzungsmenge 75 usw. Das Ausgabegerät 104 gibt die geschätzte Abnutzungsmenge 75 und dergleichen an die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 aus.
Das Anzeigegerät 105 zeigt den Schneidkoordinatenwert 40, den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43, die Werkstücktemperatur 44, das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, die geschätzte Abnutzungsmenge 75 und dergleichen an. Ein Beispiel des Anzeigegeräts 105 ist ein Flüssigkristallmonitor.
Das Lernprogramm kann in einem computerlesbaren Speichermedium in einer Datei mit einem installierbaren Format oder einem ausführbaren Format gespeichert sein und als ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt sein. Ferner kann das Lernprogramm dem Maschinenlerngerät 10 über ein Netzwerk, wie beispielsweise dem Internet, bereitgestellt werden. Es ist zu beachten, dass einige der Funktionen des Maschinenlerngeräts 10 durch dedizierte Hardware, wie beispielsweise einer dedizierten Schaltung, implementiert sein können und die anderen durch Software oder Firmware implementiert sein können. Zudem kann das numerische Steuerungsgerät 1A auch durch eine Hardwarekonfiguration implementiert sein, die dem Maschinenlerngerät 10 ähnlich ist.
Die Werkzeugmaschine 2A führt eine Maschinenbearbeitung in einem Zustand durch, in welchem ein Werkstück in der Werkzeugmaschine 2A fixiert ist. Es kann jedoch einen Fall geben, in welchem eine Deformierung des Werkstücks oder dergleichen aufgrund der Größe des Werkstücks selbst, einer Variation der Werkstückform oder einer Temperaturänderung des Werkstücks auftritt, zusätzlich zu dem Anbringungsfehler beim Anbringen des Werkstücks. Aufgrund dieser Faktoren ändert sich der Schneidbereich des Werkstücks selbst bei Durchführung der gleichen Maschinenbearbeitung. Daher ändert sich auch die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs. Ferner, weil ein Widerstand zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug in Assoziation mit der Abnutzung des Schneidwerkzeugs zunimmt, erhöht sich der Motorlaststromwert 41, der zur Maschinenbearbeitung nötig ist. In einem Fall, in welchem der Anbringungsfehler des Werkstücks, die Variation der Werkstückform oder dergleichen groß ist, bestehen zudem Bedenken, dass eine Werkstückgenauigkeit eines fertigen Produkts negativ beeinflusst wird.
In der ersten Ausführungsform kann die geschätzte Abnutzungsmenge 75 des Schneidwerkzeugs mit hoher Genauigkeit geschätzt werden, weil das numerische Steuerungsgerät 1A die geschätzte Abnutzungsmenge 75 basierend auf dem Motorlaststromwert 41, der Werkstücktemperatur 44 und dem Schneidkoordinatenwert 40 schätzt, um den Einfluss des Anbringungsfehlers des Werkstücks, die Variation der Werkstückform oder dergleichen zu berücksichtigen. Daher kann das numerische Steuerungsgerät 1A die Korrekturmenge 76 mit hoher Genauigkeit basierend auf der geschätzten Abnutzungsmenge 75, die mit hoher Genauigkeit geschätzt wurde, berechnen.
Weil die berechnete Korrekturmenge 76 in der Steuerungseinheit 21 automatisch berücksichtigt wird, kann das numerische Steuerungsgerät 1A für eine lange Zeitdauer ohne eine manuelle Handlung eines Bedieners kontinuierlich betrieben werden, was zu einer Verbesserung der Produktivität führt.
Auf diese Weise umfasst in der ersten Ausführungsform das numerische Steuerungsgerät 1A die Zustandsbeobachtungseinheit 11A, die Datenbezugseinheit 12 und die Lerneinheit 13. Dann beobachtet die Zustandsbeobachtungseinheit 11 die Zustandsvariablen, welche den Motorlaststromwert 41, den Schneidkoordinatenwert 40, welcher eine Schneidposition an dem Werkstück für das Schneidwerkzeug zum Durchführen eines Schnittes ist, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und die Werkstücktemperatur 44 umfassen. Zudem bezieht die Datenbezugseinheit 12 das Abnutzungsmenge-Messergebnis 45, welches das Ergebnis des Messens der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs ist. Zudem erzeugt die Lerneinheit 13 das Lernmodell, welches zum Schätzen der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs aus den Zustandsvariablen verwendet wird, auf Grundlage des Datensatzes, welcher basierend auf der Kombination aus den Zustandsvariablen und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis 45 erzeugt ist. Weil das numerische Steuerungsgerät 1A die Abnutzungsmenge unter Berücksichtigung einer Anbringungsabweichung des Werkstücks, einer Formabweichung des Werkstücks oder dergleichen unter Verwendung des Schneidkoordinatenwerts 40, des Motorlaststromwerts 41 und der Werkstücktemperatur 44 schätzt, kann die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs auf diese Weise genau geschätzt werden.
Zweite Ausführungsform.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform mit Bezug zu 6 bis 8 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform detektiert ein numerisches Steuerungsgerät eine Abweichung eines Werkstücks, wie beispielsweise eine Abweichung einer Anbringungsposition des Werkstücks oder eine Abweichung einer Form des Werkstücks.
6 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Steuerungssystems zeigt, welches das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst. Komponenten unter den Komponenten in 6, welche die gleichen Funktionen wie das numerische Steuerungsgerät 1A der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform erreichen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
Ein Steuerungssystem 100B umfasst ein numerisches Steuerungsgerät 1B und eine Werkzeugmaschine 2B. Das numerische Steuerungsgerät 1B ist ein Computer, welcher eingerichtet ist, die Werkzeugmaschine 2B zu steuern. Das numerische Steuerungsgerät 1B hat eine Funktion des Detektierens einer Abweichung der Anbringungsposition des Werkstücks oder dergleichen und eine Funktion des Berechnens einer Anbringungsfehlermenge des Werkstücks. Die Werkzeugmaschine 2B ist ein Gerät, welches konfiguriert ist, das Werkstück unter Verwendung eines Schneidwerkzeugs zu maschinenbearbeiten, ähnlich der Werkzeugmaschine 2A. Die Werkzeugmaschine 2A umfasst die Antriebseinheit 31 und den MMS-Bildschirm 32.
Eine Information, welche durch einen Bediener in das mit dem MMS-Bildschirm 32 verbundene Eingabegerät eingegeben wird, umfasst den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und einen Fehlerschwellenwert 46. Der Fehlerschwellenwert 46 ist ein Schwellenwert, welcher dazu verwendet wird, zu bestimmen, ob die Anbringungsfehlermenge des Werkstücks innerhalb eines erlaubten Bereichs ist oder nicht. Das bedeutet, dass der Fehlerschwellenwert 46 ein Schwellenwert ist, welcher dazu verwendet wird, zu bestimmen, ob eine Warnung bezüglich der Anbringungsfehlermenge des Werkstücks auszugeben ist oder nicht. Die Anbringungsfehlermenge des Werkstücks wird basierend auf den Schneidanfangskoordinaten berechnet, welche der Schneidanfangsposition des Werkstücks für das Schneidwerkzeug zum Durchführen des Schneidens entsprechen. Eine Differenz zwischen Schneidanfangskoordinaten in der normalen Situation und tatsächlichen Schneidanfangskoordinaten ist die Anbringungsfehlermenge des Werkstücks.
Das numerische Steuerungsgerät 1B umfasst die Steuerungseinheit 21, eine Zustandsbeobachtungseinheit 11B, ein Abweichungsbestimmungsgerät 50 und ein Fehlermenge-Berechnungsgerät 60. Das Abweichungsbestimmungsgerät 50, das Fehlermenge-Berechnungsgerät 60 und das numerische Steuerungsgerät 1B können durch eine Hardwarekonfiguration implementiert sein, die dem Maschinenlerngerät 10 ähnlich ist. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11B des numerischen Steuerungsgeräts 1B bezieht den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und den Fehlerschwellenwert 46 von der Werkzeugmaschine 2B.
Insbesondere bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11B den Motorlaststromwert 41 von der Antriebseinheit 31 und bezieht den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und den Fehlerschwellenwert 46 von dem MMS-Bildschirm 32. Ferner bezieht die Zustandsbeobachtungseinheit 11B den Schneidkoordinatenwert 40 von der Steuerungseinheit 21. Die Zustandsbeobachtungseinheit 11B überträgt den bezogenen Schneidkoordinatenwert 40, den Motorlaststromwert 41, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und den Fehlerschwellenwert 46 an das Abweichungsbestimmungsgerät 50.
Das Abweichungsbestimmungsgerät 50 ist ein Gerät, welches konfiguriert ist, zu bestimmen, ob die Anbringungsfehlermenge des Werkstücks, eine Werkstückform oder dergleichen den im Vorhinein eingestellten Fehlerschwellenwert 46 übersteigt oder nicht. Das Fehlermenge-Berechnungsgerät 60 ist ein Gerät, welches konfiguriert ist, die Anbringungsfehlermenge des Werkstücks zu berechnen.
Das Abweichungsbestimmungsgerät 50 umfasst eine Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 und eine Warnungsanzeigeeinheit 51. Zudem umfasst das Fehlermenge-Berechnungsgerät 60 eine Fehlermenge-Berechnungseinheit 62 und eine Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 61.
Die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 empfängt den Motorlaststromwert 41, den Schneidkoordinatenwert 40, den Werkzeugtyp 42, den Werkstücktyp 43 und den Fehlerschwellenwert 46, welche von der Zustandsbeobachtungseinheit 11B ausgegeben werden. Die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 detektiert die Schneidanfangskoordinaten, welche der Schneidanfangsposition entsprechen, basierend auf dem Motorlaststromwert 41 und dem Schneidkoordinatenwert 40.
Nun werden die Schneidanfangskoordinaten beschrieben. 7 ist ein Diagramm zum Erklären von Schneidanfangskoordinaten an einem Werkstück ohne Anbringungsfehler, welche durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform detektiert werden. 8 ist ein Diagramm zum Erklären von Schneidanfangskoordinaten an einem Werkstück mit einem Anbringungsfehler, welche durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform detektiert werden.
In 7 und 8 wird ein Fall beschrieben, in welchem eine Z-Achse-Richtung eine vertikale Richtung ist und eine X-Y-Ebene, welche parallel zu einer oberen Oberfläche eines Maschinenbearbeitungstisches 85 ist, auf welchem ein Werkstück 80 angebracht ist, eine horizontale Ebene ist. Das bedeutet, dass zwei Achsen in einer Ebene, die zu der oberen Oberfläche des Maschinenbearbeitungstisches 85 parallel sind, welche zueinander orthogonal sind, als eine X-Achse und eine Y-Achse festgelegt sind. Zudem ist eine Achse, die zu der X-Achse und der Y-Achse orthogonal ist, als eine Z-Achse festgelegt.
In 7 ist ein Fall gezeigt, in welchem das Werkstück 80 gerade ohne Neigung bezüglich des Maschinenbearbeitungstisches 85 angebracht ist. In 8 ist ein Fall gezeigt, in welchem das Werkstück 80 in einem Zustand angebracht ist, in welchem das Werkstück 80 bezüglich des Maschinenbearbeitungstisches 85 geneigt ist.
Beispielsweise maschinenbearbeitet ein Schneidwerkzeug 71 das Werkstück 80 in der Z-Achse-Richtung. In diesem Fall wird das Schneidwerkzeug 71 von einer Oberseite des Werkstücks 80 aus bewegt und hat mit dem Werkstück 80 Kontakt.
In einem Fall, in welchem kein Anbringungsfehler des Werkstücks 80 auf dem Maschinenbearbeitungstisch 85 vorliegt, beginnt das Schneidwerkzeug 71 damit, das Werkstück 80 zu maschinenbearbeiten, nachdem es mit dem Werkstück 80 an einem Punkt von gewünschten Schneidanfangskoordinaten (X1, Z1) in Kontakt gekommen ist. Weil das Schneidwerkzeug 71 mit dem Werkstück 80 an einem Punkt der Schneidanfangskoordinaten (X1, Z1) in Kontakt gekommen ist, erhöht sich in diesem Fall der Motorlaststromwert 41 schnell an den Schneidanfangskoordinaten (X1, Z1). Durch Ausführen der Maschinenbearbeitung an dem Werkstück 80 in der Z-Achse-Richtung maschinenbearbeitet das Schneidwerkzeug 71 dann einen Maschinenbearbeitungsbereich 81 des Werkstücks 80, wobei sich der Bereich 81 in der Z-Achse-Richtung erstreckt.
Im Gegensatz dazu in einem Fall, in welchem ein Anbringungsfehler des Werkstücks 80 an dem Maschinenbearbeitungstisch 85 vorliegt, beginnt das Schneidwerkzeug 71 damit, das Werkstück 80 zu maschinenbearbeiten, nachdem es mit dem Werkstück 80 an einem Punkt von Schneidanfangskoordinaten (X2, Z2), die von den gewünschten Schneidanfangskoordinaten (X1, Z1) verschieden sind, in Kontakt gekommen ist. Weil das Schneidwerkzeug 71 mit dem Werkstück 80 an einem Punkt der Schneidanfangskoordinaten (X2, Z2) in Kontakt gekommen ist, nimmt der Motorlaststromwert 41 in diesem Fall schnell an den Schneidanfangskoordinaten (X2, Z2) zu. Durch Ausführen der Maschinenbearbeitung an den Werkstück 80 in der Z-Achse-Richtung maschinenbearbeitet das Schneidwerkzeug 71 dann einen Maschinenbearbeitungsbereich 82 des Werkstücks 80, wobei der Bereich 82 in einem unteren Abschnitt liegt. Der Maschinenbearbeitungsbereich 82 ist ein Bereich, der von dem Maschinenbearbeitungsbereich 81 verschieden ist.
Wie oben zu erkennen ist, ändern sich in einem Fall, in welchem ein Anbringungsfehler des Werkstücks 80 vorliegt, die Schneidanfangskoordinaten im Vergleich zu einem Fall, in welchem kein Anbringungsfehler vorliegt. Auf gleiche Weise ändern sich in einem Fall, in welchem die Form des Werkstücks 80 variiert, die Schneidanfangskoordinaten im Vergleich zu einem Fall, in welchem die Form des Werkstücks 80 nicht variiert. Zudem ändern sich auch in einem Fall, in welchem das Werkstück 80 in Größe anschwillt oder sich zusammenzieht, die Schneidanfangskoordinaten im Vergleich zu einem Fall, in welchem das Werkstück 80 nicht anschwillt oder sich zusammenzieht.
In einem Fall, in welchem eine Koordinatendifferenz, welche eine Differenz zwischen den geänderten Schneidanfangskoordinaten (X2, Z2) und den Schneidanfangskoordinaten (X1, Z1) in der normalen Situation ist, den im Vorhinein eingestellten Fehlerschwellenwert 46 übersteigt, bestimmt die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52, dass das Werkstück 80 eine Abweichung aufweist. Die Abweichung des Werkstücks 80 umfasst eine Anbringungsabweichung des Werkstücks 80 an dem Maschinenbearbeitungstisch 85, eine Formabweichung des Werkstücks 80 oder dergleichen.
Die Schneidanfangskoordinaten in der normalen Situation unterscheiden sich für jede Kombination aus dem Werkzeugtyp 42 und dem Werkstücktyp 43. Daher bestimmt die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52, ob das Werkstück 80 eine Abweichung hat oder nicht, unter Verwendung der Schneidanfangskoordinaten in der normalen Situation, welche der Kombination aus dem Werkzeugtyp 42 und dem Werkstücktyp 43 zugeordnet sind.
Wenn eine Abweichung detektiert wird, überträgt die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 eine Abweichungsinformation, welche eine Abweichungsbestimmung angibt, an die Warnungsanzeigeeinheit 51. Zudem überträgt die Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 einen Anfangspositionsfehler, welcher eine Koordinatendifferenz zwischen den geänderten Schneidanfangskoordinaten und den Schneidanfangskoordinaten in der normalen Situation ist, den Werkzeugtyp 42 und den Werkstücktyp 43 an die Fehlermenge-Berechnungseinheit 62.
Wenn die Abweichungsinformation von der Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 empfangen wird, zeigt die Warnungsanzeigeeinheit 51 eine Warnung an, welche angibt, dass das Werkstück 80 eine Abweichung aufweist, und warnt einen Bediener, dass Bedenken hinsichtlich der Maschinenbearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks 80 bei einem fertigen Produkt vorliegen. Es ist zu beachten, dass die Warnungsanzeigeeinheit 51 eine Warnung mit einem beliebigen Verfahren ausgeben kann, ohne auf das Anzeigen der Warnung begrenzt zu sein. Beispielsweise kann die Warnungsanzeigeeinheit 51 ein Warngeräusch ausgeben.
Wenn der Anfangspositionsfehler von der Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit 52 empfangen wird, berechnet die Fehlermenge-Berechnungseinheit 62 eine Werkstückanbringungsfehlermenge basierend auf dem Anfangspositionsfehler, dem Werkzeugtyp 42 und dem Werkstücktyp 43 unter der Annahme, dass die Form des Werkstücks 80 normal ist. Die Fehlermenge-Berechnungseinheit 62 überträgt die Werkstückanbringungsfehlermenge, welche ein Berechnungsergebnis ist, an die Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 61. Wenn die Werkstückanbringungsfehlermenge von der Fehlermenge-Berechnungseinheit 62 empfangen wird, zeigt die Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit 61 die empfangene Werkstückanbringungsfehlermenge an und warnt einen Bediener, dass Bedenken hinsichtlich der Maschinenbearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks 80 bei einem fertigen Produkt vorliegen. Weil das numerische Steuerungsgerät 1B den Bediener in einem Fall warnt, in welchem eine Abweichung, wie beispielsweise ein Werkstückanbringungsfehler, vorliegt, ist es auf diese Weise möglich, zu verhindern, dass ein defektes Produkt des Werkstücks 80 als ein fertiges Produkt vertrieben wird.
Es ist zu beachten, dass die numerischen Steuerungsgeräte 1A und 1B miteinander kombiniert werden können. Das bedeutet, dass das numerische Steuerungsgerät 1A das Abweichungsbestimmungsgerät 50 umfassen kann, oder dass das numerische Steuerungsgerät 1A das Abweichungsbestimmungsgerät 50 und das Fehlermenge-Berechnungsgerät 60 umfassen kann. Zudem kann das numerische Steuerungsgerät 1B das Maschinenlerngerät 10 umfassen oder das numerische Steuerungsgerät 1B kann das Maschinenlerngerät 10 und die Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit 22 umfassen.
Wie oben beschrieben ist, detektiert in der zweiten Ausführungsform das numerische Steuerungsgerät 1B die Abweichung des Werkstücks, wie beispielsweise die Abweichung der Werkstückanbringungsposition oder die Abweichung der Werkstückform, unter Verwendung des Schneidkoordinatenwertes 40, des Motorlaststromwertes 41 und des Fehlerschwellenwertes 46. In einem Fall, in welchem eine Abweichung des Werkstücks auftritt, kann das numerische Steuerungsgerät 1B daher eine Warnung oder dergleichen ausgeben.
Die in den obigen Ausführungsformen gezeigten Konfigurationen zeigen lediglich Beispiele und können jeweils mit anderen öffentlich bekannten Techniken kombiniert werden, oder die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden. Zudem kann jede dieser Konfigurationen teilweise weggelassen und/oder modifiziert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1A, 1B: numerisches Steuerungsgerät;
2A, 2B: Werkzeugmaschine;
10: Maschinenlerngerät;
11A, 11B: Zustandsbeobachtungseinheit;
12: Datenbezugseinheit;
13: Lerneinheit;
20: Maschinenbearbeitungsprogramm;
21: Steuerungseinheit;
22: Geschätzte-Abnutzungsmenge-Berücksichtigungseinheit;
31: Antriebseinheit;
32: MMS-Bildschirm;
33: Temperatursensor;
34: Abnutzungsmenge-Messgerät;
40: Schneidkoordinatenwert;
41: Motorlaststromwert;
42: Werkzeugtyp;
43: Werkstücktyp;
44: Werkstücktemperatur;
45: Abnutzungsmenge-Messergebnis;
46: Fehlerschwellenwert;
50: Abweichungsbestimmungsgerät;
51: Warnungsanzeigeeinheit;
52: Anbringungsabweichung-Bestimmungseinheit;
60: Fehlermenge-Berechnungsgerät;
61: Berechnungsergebnis-Anzeigeeinheit;
62: Fehlermenge-Berechnungseinheit;
71: Schneidwerkzeug;
75: Geschätzte Abnutzungsmenge;
76: Korrekturmenge;
80: Werkstück;
81, 82: Maschinenbearbeitungsbereich;
85: Maschinenbearbeitungstisch;
100A, 100B: Steuerungssystem;
101: Prozessor;
102: Speicher;
103: Eingabegerät;
104: Ausgabegerät;
105: Anzeigegerät;
X1 bis X3: Eingabeschicht;
Y1, Y2: Zwischenschicht;
Z 1 bis Z3: Ausgabeschicht.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H1020911 A [0004]

Claims

Numerisches Steuerungsgerät, umfassend: eine Steuerungseinheit, welche eine Werkzeugmaschine basierend auf einem Maschinenbearbeitungsprogramm steuert; eine Zustandsbeobachtungseinheit, welche Zustandsvariablen beobachtet, welche einen Laststromwert eines Motors, welcher ein durch die Werkzeugmaschine verwendetes Schneidwerkzeug antreibt, eine Schneidposition eines Werkstücks für das Schneidwerkzeug, einen Werkzeugtyp, welcher ein Typ des Schneidwerkzeugs ist, einen Werkstücktyp, welcher ein Typ des Werkstücks ist, und eine Werkstücktemperatur, welche eine Temperatur des Werkstücks ist, umfassen; eine Datenbezugseinheit, welche ein Abnutzungsmenge-Messergebnis bezieht, welches ein Ergebnis des Messens einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs ist; und eine Lerneinheit, welche ein Lernmodell, welches zum Schätzen der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs aus den Zustandsvariablen verwendet wird, auf Grundlage eines Datensatzes erzeugt, welcher basierend auf einer Kombination aus den Zustandsvariablen und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis erzeugt ist.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Lerneinheit die Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs aus den Zustandsvariablen unter Verwendung des Lernmodells schätzt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 2, ferner umfassend: eine Berücksichtigungseinheit, welche eine Positionskorrekturmenge, die zum Korrigieren einer Position des Schneidwerkzeugs verwendet wird, basierend auf der durch die Lerneinheit geschätzten Abnutzungsmenge berechnet und die Positionskorrekturmenge an die Steuerungseinheit überträgt, um hierdurch die Positionskorrekturmenge in der Position des Schneidwerkzeugs zu berücksichtigen.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: ein Abweichungsbestimmungsgerät, welches eine Schneidanfangskoordinate, welche eine Koordinate ist, an welcher das Schneidwerkzeug anfängt, das Werkstück zu maschinenbearbeiten, basierend auf der Schneidposition und dem Laststromwert berechnet und eine Warnung ausgibt, wenn eine Koordinatendifferenz zwischen einer Koordinate, an welcher das Schneidwerkzeug anfängt, das Werkstück in einem Zustand zu maschinenbearbeiten, in welchem das Werkstück normal ist, und der Schneidanfangskoordinate einen Schwellenwert übersteigt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 4, ferner umfassend: ein Fehlermenge-Berechnungsgerät, welches eine Anbringungsfehlermenge des Werkstücks unter der Annahme, dass eine Form des Werkstücks normal ist, basierend auf der Koordinatendifferenz schätzt und die Anbringungsfehlermenge ausgibt.
Maschinenlerngerät, umfassend: eine Zustandsbeobachtungseinheit, welche Zustandsvariablen beobachtet, welche einen Laststromwert eines Motors, welcher ein durch eine Werkzeugmaschine verwendetes Schneidwerkzeug antreibt, eine Schneidposition eines Werkstücks für das Schneidwerkzeug, einen Werkzeugtyp, welcher ein Typ des Schneidwerkzeugs ist, einen Werkstücktyp, welcher ein Typ des Werkstücks ist, und eine Werkstücktemperatur, welche eine Temperatur des Werkstücks ist, umfassen; eine Datenbezugseinheit, welche ein Abnutzungsmenge-Messergebnis bezieht, welches ein Ergebnis des Messens einer Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs ist; und eine Lerneinheit, welche ein Lernmodell, welches zum Schätzen der Abnutzungsmenge des Schneidwerkzeugs aus den Zustandsvariablen verwendet wird, auf Grundlage eines Datensatzes erzeugt, welcher basierend auf einer Kombination aus den Zustandsvariablen und dem Abnutzungsmenge-Messergebnis erzeugt ist.