机床的精度诊断装置和精度诊断方法、精度调整预约系统与流程

1.本公开涉及预先决定实施机床的精度调整的适当的定时的精度诊断装置和精度诊断方法、在由精度诊断装置决定出的定时预约精度调整实施日期和时间的系统。


背景技术：

2.机床因工厂的温度变化、机床要素的磨损、地面的变形等各种因素而使精度长期变化。为了防止加工精度的降低，定期地测量并调整精度。
3.作为实施机床的精度调整的现有技术，有使用激光测长器的方法。例如将反射目标安装于移动工作台，将激光干涉测长器安装于主轴侧，一边使进给轴进行动作一边测量各种位置处的误差(参照专利文献1)。以该测量结果为基础决定校正量，以使各种位置处的误差变小。在使用机床时，根据所决定的校正量来校正轴的位置，由此，进行机床的精度调整。此外，还广泛地进行在机床的工作台上设置水平仪以确定水平的方式调整机床的基础螺栓的高度的水平调整。
4.另外，作为诊断机床的精度状态的技术，还有以温度信息为基础诊断是否为机床的精度变化变大的状况的技术(参照专利文献2)。
5.现有技术文献
6.专利文献1：日本特开2020-85704号公报
7.专利文献2：日本特开2019-136846号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，关于专利文献1那样的测量并调整机床的精度的方法，特别是在大型的机床中，测量花费时间。因此，为了在生产中使用的机床中进行，需要预先计划实施测量的日期和时间。另外，因测量器价格高、操作困难等理由，认为很多情况下不是机床的使用者自己进行精度调整，而是对实施精度调整的负责人进行委托。特别是在该情况下，需要计划何时进行精度调整，并预先委托来调整日程。
10.作为获知精度调整的定时的方法，考虑使用专利文献2的诊断技术，在诊断为精度的变化大的情况下进行精度调整。但是，在专利文献2的诊断技术中，虽然能够诊断当前的精度状态，但无法预测将来的需要精度调整的时期。
11.因此，本公开的目的在于提供一种能够预测并预先提示机床的需要精度调整的时期的技术。
12.并且，本公开的目的在于提供一种能够以需要精度调整的时期的预测为基础来简单地委托精度调整的系统。
13.用于解决课题的手段
14.为了达成上述目的，本公开的第一技术方案是一种机床的精度诊断装置，其特征在于，具有：
15.变化量检测部，其检测机床和/或所述机床的周围环境的状态的变化的大小作为变化量；
16.变化量记录部，其记录所述变化量；
17.精度变化预测部，其使用记录于所述变化量记录部中的变化量来预测将来的所述机床的精度变化；以及
18.精度调整定时提示部，其根据由所述精度变化预测部预测到的精度变化，提示所述机床的需要精度调整的定时。
19.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述精度变化预测部使用精度变化预测式来预测将来的所述机床的精度变化，所述精度变化预测式构成为包含根据所述变化量而变化的变化量依赖成分和根据经过时间而变化的经过时间依赖成分。
20.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述精度变化预测式表示为包含周期函数的式子。
21.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述精度变化预测式表示为包含预测到的精度变化的大小随着经过时间增加而增加的函数的式子。
22.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述机床的精度诊断装置还具有：
23.精度记录部，其将实测所述机床的精度而得到的机床精度与测量日期和时间一起进行记录；以及
24.精度变化预测式决定部，其根据记录在所述精度记录部中的所述机床精度和所述测量日期和时间、以及记录在所述变化量记录部中的所述变化量，来决定精度变化预测式，
25.所述精度变化预测部使用由所述精度变化预测式决定部决定出的所述精度变化预测式来预测将来的所述机床的精度变化。
26.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述变化量是所述机床和/或所述周围环境的温度。
27.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述变化量是所述机床的倾斜量。
28.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，还具备数据通信部，所述数据通信部能够与通过通信线路连接的信息终端进行数据通信。
29.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述机床的精度诊断装置还具备精度调整希望日期和时间决定部，所述精度调整希望日期和时间决定部能够根据由所述精度调整定时提示部提示的精度调整定时决定精度调整希望日期和时间，
30.由所述精度调整希望日期和时间决定部决定出的精度调整希望日期和时间能够通过所述数据通信部发送到所述信息终端。
31.本公开的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述数据通信部能够从所述信息终端取得精度调整可实施日期和时间，
32.所述机床的精度诊断装置还具备精度调整实施日期和时间决定部，该精度调整实施日期和时间决定部根据由所述精度调整定时提示部提示的精度调整定时和取得的所述精度调整可实施日期和时间，决定精度调整实施日期和时间，
33.由所述精度调整实施日期和时间决定部决定出的精度调整实施日期和时间能够通过所述数据通信部发送到所述信息终端。
34.为了达成上述目的，本公开的第二技术方案是一种机床的精度诊断方法，其特征
在于，执行以下步骤：
35.变化量检测步骤，检测机床和/或所述机床的周围环境的状态的变化的大小作为变化量；
36.变化量记录步骤，记录所述变化量；
37.精度变化预测步骤，使用在所述变化量记录步骤中记录的变化量，来预测将来的所述机床的精度变化；以及
38.精度调整定时提示步骤，根据在所述精度变化预测步骤中预测出的精度变化，提示所述机床的需要精度调整的定时。
39.为了达成上述目的，本公开的第三技术方案是一种机床的精度调整预约系统，其特征在于，具备：
40.上述精度诊断装置；
41.与通信线路连接的信息终端；以及
42.精度调整预约系统服务器，其通过通信线路而与所述精度诊断装置以及所述信息终端连接，根据由所述精度诊断装置的所述精度调整定时提示部提示的精度调整定时和从所述信息终端取得的精度调整可实施日期和时间，决定并预约精度调整实施日期和时间。
43.发明效果
44.根据本公开，检测机床或周围环境的状态的变化的大小，据此预测机床的将来的精度变化并提示需要精度调整的时期，由此，机床的使用者能够预先制定用于维持机床的精度的精度调整的计划。
45.特别是，通过设置连接机床和信息终端的服务器，能够构建与多个机床的精度调整对应的机床的精度调整预约系统。
46.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，通过使用由根据变化量而变化的变化量依赖成分和根据经过时间而变化的经过时间依赖成分所构成的精度变化预测式，除了可检测的因素，在产生基于不可检测的因素的精度变化的情况下，也能够以适当的频度提示需要精度调整的时期。
47.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，精度变化预测式表示为包含周期函数的式子，因此，例如能够预测精度变化作为以1年为周期的变化，提示需要精度调整的时期。
48.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，精度变化预测式表示为包含随着经过时间变大而预测到的精度变化变大的函数的式子，因此，即使在产生基于不可检测的因素的精度变化的情况下，也能够以适当的频度提示需要精度调整的时期。
49.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，将测量出的机床的机床精度与变化量、日期和时间一起进行记录，以这些数据为基础来决定精度变化预测式，由此，能够提高精度变化的预测精度。
50.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，检测温度作为变化量，由此，能够预测因温度变化而产生的精度变化。
51.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，检测倾斜作为变化量，由此，能够预测因倾斜的变化而产生的精度变化。
52.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，具备与通过通信线路连接的信息终
端进行数据通信的数据通信部，由此，能够容易地与外部共享信息。
53.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，以所提示的精度调整定时为基础来决定精度调整希望日期和时间，并通过通信线路进行发送，由此，能够简单地对精度调整的实施者委托精度调整。
54.根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，还根据经由通信线路取得的精度调整可实施日期和时间来决定精度调整实施日期和时间，由此，能够可靠地将能够实施精度调整的日期决定为实施日期。
附图说明
55.图1是决定并发送精度调整希望日期和时间的精度诊断装置的结构图。
56.图2是取得精度调整可实施日期和时间，决定并发送精度调整实施日期和时间的精度诊断装置的结构图。
57.图3是在精度调整预约系统服务器中决定并发送精度调整实施日期和时间的精度调整预约系统的结构图。
58.图4是对精度调整定时的决定方法进行说明的图。
59.图5是由显示部显示的画面的例子。
60.标号说明
61.1：精度诊断装置；2：变化量检测部；3：温度；4：倾斜量；5：变化量记录部；6：变化量数据；7：精度变化预测部；8：精度变化预测式；9：精度记录部；10：机床精度；11：测量日期和时间；12：精度变化预测式决定部；13：精度调整定时提示部；14：精度调整定时；15a：精度调整希望日期和时间决定部；15b、15c：精度调整实施日期和时间决定部；16a：精度调整希望日期和时间；16b、16c：精度调整实施日期和时间；17：数据通信部；18：精度调整实施者的信息终端；19：精度调整可实施日期和时间(可预约日期)；20：精度调整预约系统服务器。
具体实施方式
62.以下，根据附图对本公开的实施方式进行说明。
63.图1是表示本公开的精度诊断装置的结构的一例的图。
64.精度诊断装置1通过后述的精度诊断方法诊断机床的精度变化，提示精度调整的定时。作为在本公开中诊断的机床的精度变化，能够将机床的各直进轴和各旋转轴的定位精度、直线度、直角度、主轴和旋转轴的振动、工作台的平面度、空间误差等任意的精度变化的指标作为对象。也可以并非单一的指标，而组合以上中的多个指标来进行使用。
65.首先，在变化量检测部2中，通过安装于机床的各种传感器，检测机床或周围环境的状态的变化的大小作为变化量(变化量检测步骤)。在该实施例中，作为状态的变化，通过温度传感器检测温度3，通过倾斜传感器检测倾斜量4。
66.接着，在变化量记录部5中，将检测出的变化量与时刻一起记录为变化量数据6(变化量记录步骤)。
67.并且，在精度变化预测部7中，通过预先设定的精度变化预测式8预测精度变化(精度变化预测步骤)。例如，精度变化预测式8如以下的式子1那样进行表示。
68.[数学式1]
[0069]
δx(t-t0)＝f(θ(t)-θ0)+g(t-t0)
ꢀꢀ
(式子1)
[0070]
t：想要预测精度变化的时间点
[0071]
t0：精度变化的基准的时间点(进行前次精度调整的时间点)
[0072]
△
x：精度变化
[0073]
θ(t)：想要预测精度变化的时间点的变化量
[0074]
θ0：精度变化的基准的时间点的变化量
[0075]
f：表示根据变化量θ变化的变化量依赖成分的函数
[0076]
g：表示根据经过时间t-t0变化的经过时间依赖成分的函数
[0077]
关于式子1，利用函数f求出根据变化量θ变化的变化量依赖成分，利用函数g求出根据经过时间t-t0变化的经过时间依赖成分，通过将它们相加，而求出精度变化δx。
[0078]
变化量依赖成分根据变化量数据6预测精度变化。另一方面，表示经过时间依赖成分的函数g被设定为预测的精度变化随着时间经过得多而变大那样的函数。由此，即使在因检测出的变化量以外的原因而产生了精度变化的情况下，如果经过了一定程度的时间，则诊断为需要进行精度调整，因此，能够维持精度。但是，也可以不使用经过时间依赖成分，仅通过变化量依赖成分求出精度变化δx。
[0079]
另外，在式子1中，想要预测精度变化的时间点的变化量用时间的函数θ(t)求出。
[0080]
例如在预想为以1年为周期变化的情况下，函数θ(t)表示为以下的式子2那样的周期函数。
[0081]
[数学式2]
[0082][0083]
t：经过时间
[0084]
t：周期(1年)
[0085]
a、b、c：常数
[0086]
函数θ(t)可以如式子2那样用数学式表示，也可以表示为使日期和时间与变化量的数值的关系对应起来的点组。另外，周期也可以不是以1年为周期，而是例如以1周为周期等其他期间。函数θ(t)根据过去的变化量的数据进行拟合等而预先决定。
[0087]
并且，作为提高精度变化预测式8的预测精度的方法，考虑使用实际的机床精度变化的信息进行学习的方法。为此，在精度记录部9中记录测量出的机床精度10以及测量日期和时间11。使用测量出的机床精度10以及测量日期和时间11和测量日期和时间当时的变化量数据6，由精度变化预测式决定部12决定精度变化预测式8。例如，使用最小二乘法以使以下的式子3的值为最小的方式决定函数f和函数g。
[0088]
但是，也可以并非式子3的最小二乘法，而使用公知的参数辨识方法、机器学习的方法来决定精度变化预测式8。
[0089]
[数学式3]
[0090][0091]
t0、t1、
…
、tn：测量了精度的日期和时间
[0092]
θ0、θ1、
…
、θn：测量了精度的日期和时间的变化量
[0093]
△
x
n、n-1
：测量出的t
n-1
到tn之间的精度变化
[0094]
接着，在精度调整定时提示部13中，根据由精度变化预测部7预测出的精度变化，预测需要精度调整的时期，决定精度调整定时14并进行提示(精度调整定时提示步骤)。例如，如图4所示，预测出了精度变化δx(t-t0)。此时，将从基准时间点t0起的精度变化δx(t-t0)的绝对值超过容许值
±
δxmax的时间点，即偏离图4的斜线区域的时间点作为精度调整定时tm进行提示。精度调整定时14的提示通过显示于未图示的显示部、或者通过邮件等转送信息来进行。容许值
±
δxmax的值也可以由机床的使用者从显示部的画面等设定。另外，精度调整定时14也可以并非单一的时间点，而表示为期间。
[0095]
最后，在精度调整希望日期和时间决定部15a中，根据精度调整定时14决定精度调整希望日期和时间16a。决定精度调整希望日期和时间16a的方法可以通过算法自动地决定与精度调整定时14的日期接近的日期，也可以在显示部的画面显示精度调整定时14，精度诊断装置1的使用者将其作为参考来输入方便的日期。在决定了精度调整希望日期和时间16a后，通过数据通信部17发送到外部的信息终端。在图1中，发送给精度调整实施者的信息终端(以下简称为“信息终端”。)18。由此，能够简单地联络精度调整希望日期和时间。也可以将发送的外部的信息终端作为服务器，由精度调整实施者确认发送给服务器的信息。
[0096]
上述方式的精度诊断装置1具备：变化量检测部2，其检测机床的温度3和倾斜量4(状态的变化的大小)作为变化量数据6(变化量)；变化量记录部5，其记录变化量数据6；精度变化预测部7，其使用记录在变化量记录部5中的变化量数据6，来预测将来的机床的精度变化；以及精度调整定时提示部13，其根据由精度变化预测部7预测出的精度变化，提示机床的精度调整定时14(需要精度调整的定时)，上述方式的精度诊断装置1执行基于上述各步骤的精度诊断方法。
[0097]
这样，检测机床的状态的变化的大小，据此预测机床的将来的精度变化来提示需要精度调整的时期，由此，机床的使用者能够预先制定用于维持机床的精度的精度调整的计划。
[0098]
特别是，精度变化预测部7使用精度变化预测式8来预测将来的机床的精度变化，所述精度变化预测式8构成为包含根据变化量数据6而变化的变化量依赖成分和根据经过时间而变化的经过时间依赖成分。因此，不仅是可检测的因素，即使在产生基于不可检测的因素的精度变化的情况下，也能够以适当的频度提示需要精度调整的时期。
[0099]
精度变化预测式8表示为包含周期函数的式子。因此，例如能够预测精度变化作为以1年为周期的变化，提示需要精度调整的时期。
[0100]
精度变化预测式8表示为包含预测的精度变化的大小随着经过时间增加而增加的函数g的(式子1)。因此，即使在产生基于不可检测的因素的精度变化的情况下，也能够以适当的频度提示需要精度调整的时期。
[0101]
还具备：精度记录部9，其将实测机床的精度而得的机床精度10与测量日期和时间11一起进行记录；以及精度变化预测式决定部12，其根据记录在精度记录部9中的机床精度10、测量日期和时间11以及记录在变化量记录部5中的变化量数据6来决定精度变化预测式8，精度变化预测部7使用由精度变化预测式决定部12决定的精度变化预测式8来预测将来的机床的精度变化。
[0102]
因此，将测量出的机床的机床精度10与变化量数据6、测量日期和时间11一起进行
记录，以这些数据为基础决定精度变化预测式8，由此，能够提高精度变化的预测精度。
[0103]
变化量数据6是机床的温度3。因此，能够预测因温度变化而产生的精度变化。
[0104]
变化量数据6是机床的倾斜量4。因此，能够预测因倾斜的变化而产生的精度变化。
[0105]
还具备能够与通过通信线路连接的信息终端18进行数据的通信的数据通信部17。因此，能够容易地与外部共享信息。
[0106]
还具备能够根据由精度调整定时提示部13提示的精度调整定时14来决定精度调整希望日期和时间16a的精度调整希望日期和时间决定部15a，由精度调整希望日期和时间决定部15a决定的精度调整希望日期和时间16a能够通过数据通信部17而发送到信息终端18。
[0107]
因此，能够简单地对精度调整的实施者委托精度调整。
[0108]
以下，对本公开的变更例进行说明。
[0109]
作为与外部的通信的另一例，示出图2。图2是从外部取得精度调整可实施日期和时间，根据精度调整定时14和精度调整可实施日期和时间来决定精度调整实施日期和时间并进行发送的情况下的结构图。
[0110]
标号1～14是与图1相同的结构，决定精度调整定时14。在图2中，与图1不同的是，从信息终端18经由数据通信部17取得精度调整可实施日期和时间19。在精度调整实施日期和时间决定部15b中，根据精度调整定时14和精度调整可实施日期和时间19，决定精度调整实施日期和时间16b。关于决定精度调整实施日期和时间16b的方法，可以通过算法从精度调整可实施日期和时间19中自动地决定接近精度调整定时14的日期的日期，也可以在图5所示那样的显示部的画面中显示精度调整定时和精度调整可实施日期和时间，精度诊断装置1的使用者将其作为参考来输入方便的日期。关于图5的显示内容在后面进行说明。在决定了精度调整实施日期和时间16b后，通过数据通信部17发送到信息终端18。由此，确定精度调整实施的预约。
[0111]
这样，数据通信部17能够从信息终端18取得精度调整可实施日期和时间19，还具备精度调整实施日期和时间决定部15b，该精度调整实施日期和时间决定部15b根据由精度调整定时提示部13提示的精度调整定时14和取得的精度调整可实施日期和时间19，决定精度调整实施日期和时间16b，由精度调整实施日期和时间决定部15b决定的精度调整实施日期和时间16b能够通过数据通信部17发送到信息终端18。
[0112]
因此，能够可靠地将可实施精度调整的日期决定为实施日。
[0113]
作为与外部的通信的又一例，示出图3。图3是在精度调整预约系统服务器(以下简称为“服务器”。)20中决定并发送精度调整实施日期和时间的情况下的精度调整预约系统的结构图。
[0114]
标号1～14是与图1和图2相同的结构，决定精度调整定时14。精度调整定时14经由数据通信部17作为数据被发送到设置于服务器20的精度调整实施日期和时间决定部15c。同样地，从信息终端18向精度调整实施日期和时间决定部15c发送精度调整可实施日期和时间19的数据。在精度调整实施日期和时间决定部15c中，根据这些信息，决定精度调整实施日期和时间16c。关于决定精度调整实施日期和时间16c的方法，可以通过算法从精度调整可实施日期和时间19中自动地决定接近精度调整定时14的日期的日期，也可以在图5所示的画面中显示精度调整定时和精度调整可实施日期和时间，由精度诊断装置1的使用者
将其作为参考来输入方便的日期。
[0115]
接着，服务器20将所决定的精度调整实施日期和时间16c分别发送到精度诊断装置1以及信息终端18。由此，确定精度调整实施的预约。此时，可以通过邮件等直接通知精度调整日期和时间，也可以使机床的精度诊断装置1的使用者和精度调整实施者分别持有账户，在通过登录到服务器20而显示的画面上能够确认精度调整日期和时间。
[0116]
这样，上述精度调整预约系统具备：精度诊断装置1；信息终端18，其与通信线路连接；以及服务器20，其通过通信线路而与精度诊断装置1和信息终端18连接，根据由精度诊断装置1的精度调整定时提示部13提示的精度调整定时14和从信息终端18取得的精度调整可实施日期和时间19，决定并预约精度调整实施日期和时间16c。
[0117]
因此，能够构建能够与多个机床的精度调整对应的机床的精度调整预约系统。
[0118]
接着，在图5中表示由精度调整实施日期和时间决定部15b以及15c显示的画面的例子。在精度调整预约画面101中，显示需要精度调整的日期102、精度调整实施日期103、显示日期的日历104、和预约按钮105。首先，根据精度调整定时14显示需要精度调整的日期102，在日历104中用斜线显示需要精度调整的期间。在日历104中，用
○
显示可预约日期，即精度调整可实施日期和时间19。精度诊断装置1的使用者能够考虑可预约日期19和需要精度调整的日期102来选择精度调整实施日期103。在该例子中，预想需要精度调整的日期为1月19日，在其之前的日期选择作为可预约日期的1月14日作为精度调整实施日。在决定了精度调整实施日期103之后，通过按下预约按钮105，能够发送到信息终端18以及服务器20，进行精度调整的预约。
[0119]
此外，在上述各例中，作为变化量数据检测并记录机床的温度，但也可以将机床的周围环境的温度作为变化量数据。也可以将机床和周围环境双方的温度作为变化量数据。
[0120]
也可以省略精度记录部，精度变化预测部仅根据变化量数据来预测精度变化。
[0121]
也可以省略精度调整实施日期和时间决定部以及数据通信部，仅在设置于精度诊断装置的显示部上显示精度调整希望日期和时间、精度调整实施日期和时间。
[0122]
精度诊断装置可以由机床的数字控制装置形成，也可以由能够与数字控制装置通信的外部装置形成。