(57)【要約】  機械工具（１０）、特に材料除去機械工具（１０）を監視するための方法は、（ａ）プロセス変数（Ｂ）のプロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））を、パラメータに基づいて決定するステップと、（ｂ）プロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））が、パラメータに依存する事前定義された公差範囲（Ｔ（ｉ））内にあるかどうかを決定するステップと、（ｃ）公差範囲（Ｔ（ｉ））内にない場合には警告信号を出力するステップと、（ｄ）ステップ（ａ）〜（ｃ）を常に繰り返すステップとを有し、ここにおいて、パラメータは、機械加工プロセスの進度を常に特徴付ける制御変数（ｉ）、特にスカラー制御変数である。本発明は、実時間（ｔ）と、機械加工プロセスの処理スピードを特徴付ける少なくとも１つのプロセスパラメータ（Ｏ，Δｔstill）とから、制御変数（ｉ）を計算することを実現する。
2019506657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械工具（１０）、特に材料除去機械工具（１０）を監視するための方法であって、
（ａ）プロセス変数（Ｂ）のプロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））を、パラメータに基づいて決定するステップと、
（ｂ）前記プロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））が、前記パラメータに依存する事前定義された公差範囲（Ｔ（ｉ））内にあるかどうかを決定するステップと、
（ｃ）前記公差範囲（Ｔ（ｉ））内にない場合には警告信号を出力するステップと、
（ｄ）ステップ（ａ）〜（ｃ）を常に繰り返すステップと、を有し、
（ｅ）ここにおいて、前記パラメータが、機械加工プロセスの進度を常に特徴付ける制御変数（ｉ）、特にスカラー制御変数である方法において、
（ｆ）実時間（ｔ）と、前記機械加工プロセスの処理スピードを特徴付ける少なくとも１つのプロセスパラメータ（Ｏ，Δｔstill）とから、前記制御変数（ｉ）を計算するステップによって特徴付けられる、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのプロセスパラメータ（Ｏ，Δｔstill）が、全体速度調整器の瞬時的な速度値（Ｏ（ｔ））であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実時間からの前記制御変数（ｉ）の計算が、前記瞬時的な全体速度値（Ｏ（ｔ））の積分の計算を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのプロセスパラメータ（Ｏ，Δｔstill）が、前記機械加工プロセスにおける静止点を特徴付けるダウンタイム（Δｔstill）を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記プロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））が、前記事前定義された公差範囲（Ｔ（ｉ））内にあるかどうかを決定するステップ（ｂ）が、
（ｂ１）プロセス変数測定値（Ｂ（ｉ0））が決定されている制御変数（ｉ0）について、この制御変数（ｉ0）の周りの時間近傍Ｕe（ｉ0）を決定するステップと、
（ｂ２）以前の同一の機械加工プロセスにおいて記録された少なくとも１つの基準プロセス変数測定値（Ｂref（ｉref））が存在している少なくとも１つの基準制御変数（ｉref）を、前記時間近傍Ｕe（ｉ0）から決定するステップと、
（ｂ３）前記少なくとも１つの基準プロセス変数測定値（Ｂref（ｉref））を使用して、前記公差範囲（Ｔ（ｉ0））を計算するステップと
を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記公差範囲（Ｔ（ｉ））は、前記基準プロセス変数測定値（Ｂref（ｉref））の最大値と最小値を使用して計算されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
（ａ）位置決め運動の終了、および／または送り運動の開始を記録するステップと、
（ｂ）前記制御変数（ｉ）を事前定義された値に設定するステップと、
によって特徴付けられる、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
材料除去機械工具（１０）のためのコントローラ（１８）であって、
（ａ）プロセス変数（Ｂ）のプロセス変数測定値（Ｂ（ｉ））を、パラメータに基づいて決定するように構成されたプロセス変数記録デバイスと、
（ｂ）デジタルメモリ（２０）を備える処理ユニットと、を有するコントローラ（１８）において、
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法をコーディングするプログラムコードが、前記デジタルメモリ（２０）に保存されていることを特徴とする、コントローラ（１８）。
【請求項９】
カスケード調整器が内蔵されていることを特徴とする、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のコントローラ（１８）を有する、機械工具（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の包括的な概念による、機械工具、特に材料除去機械工具を監視する方法に関する。
【０００２】
第２の態様によれば、本発明は、（ａ）パラメータの関数であるプロセス変数のプロセス変数測定値を決定するように構成されたプロセス変数記録デバイスと、（ｂ）デジタルメモリを備える処理ユニットとを有する、機械工具用のコントローラに関する。
【背景技術】
【０００３】
材料除去プロセス中、例えばフライス削り時には、カッターに作用するトルクなどのプロセスパラメータは常に変化する。複数の同一の部品が製造されていることから機械加工方法が複数回実行される場合、時間の経過とともに機械加工変数が特徴的に展開することになる。例えば切削工具の破損のため、または工作物が正しく装着されていなかったために機械加工プロセスが中断されると、機械加工変数の時間的な展開は、予測されたパターンにもはや対応しなくなる。
【０００４】
ＤＥ１０２００９０２５１６７Ｂ３は、請求項１のプリアンブルによる方法を記述しており、その方法によれば、機械加工手順におけるエラーは、機械加工変数の予期された時間的展開からの偏差に基づいて、認識され得る。
【０００５】
機械工具を監視する方法は、機械コントローラそれ自体または外部の処理ユニットのいずれかによって自動的に行われる。この方法を実行するための基礎を成しているプログラムは、全体的に、監視対象である新しい機械工具に対応するように調節されなくてはならず、その理由は、機械工具は、軸の数、使用される工具、およびその他の構造が異なっているからである。
【０００６】
機械工具を監視するための知られている方法の欠点は、誤警報を生成しやすいということである。誤警報の頻度を減らすように警報の基準が修正されると、実際のエラーが生じた機械加工プロセスを、同じ確度および／または等しく短い遅延で認識することは、もはやできなくなる。
【０００７】
ＤＥ６０２００５００３１９４Ｔ２は、機械工具を調整するための調整器を記述しており、調整器は学習するように構成されている。調整器は加速度決定デバイスを有しており、それにより、例えば工具の位置が定義され、このように決定された位置が、機械工具を制御するために使用される。これは、機械工具が限りなく剛性であると考えられ得ない場合に有利であり、それはこの場合、駆動部によって決定された機械工具の位置が、実際の工具の位置に対応する必要がないからである。
【０００８】
ＥＰ１４５５９８３Ｂ１は、プロセスデータをキャプチャおよび分析するための方法を記述しており、測定値は制御変数に基づいてキャプチャされ、値の分散範囲は、複数の測定値シーケンスから決定される。このタイプの方法は、上述した問題、すなわち機械加工手順における異なる点において記録された測定力に基づいて、平均値が計算されるという問題をもたらす恐れがある。これにより、ひいては誤警告のリスクが高まる、または監視方法の感度が低下する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、機械工具の監視を改善することを目的とする。
【００１０】
本発明は、請求項１に記載の特徴を有する方法によって、問題を解決する。また本発明は、対応した方法を実行するように構成されたプリアンブルによるコントローラを用いて、問題を解決する。
【００１１】
本発明による解決策の利点は、確度および／またはそのような事例の認識スピードに対して悪影響を与えることなく、誤警報の回数を減らすことができることである。誤警報は、例えば充分に高い冷却潤滑剤の圧力を生成するのにプログラマが予期したよりも長い時間がかかったことが原因で、またはプログラムシーケンスが意図的に遅延されたことが原因で、機械コントローラにより機械加工プロセスが短期間中断されることによって生じることが多い、ということが証明されている。
【００１２】
知られている監視方法は、パラメータとして実時間を使用する。そのような遅延が起こった場合、切削工具に作用するトルクは、後の時点で増大することがあり、このことが、切削工具の破損と解釈されることがある。本発明の範囲内では、機械加工プロセスの進度を常に特徴付けるパラメータが使用されることから、このような状況は発生し得ない。遅延の場合に、パラメータが増大し続けることはない。
【００１３】
本記述の範囲内では、パラメータは、具体的には工具軌道の引数として記述することができるように選択される。工具軌道は、工具が移動するパラメータ化された曲線である。制御変数は、機械加工プロセスの固有の時間、すなわち固有時間（eigentime）として記述することができる。理論上、理想的な事例では、機械加工プロセスのスタート点から測定された実時間がパラメータとして全体的に適用されるように、機械加工プロセスが繰り返し、同一の態様で実行され得る。しかし、このことは上記で列挙したような不利益をもたらす。
【００１４】
プロセス変数測定値とは、機械工具の機械加工プロセスのプロセス変数を特徴付ける測定値を特に意味するものとして理解されるべきである。プロセス変数測定値が一次元であることが可能であるが、これは必須ではない。またプロセス変数測定値が、例えばベクトル、マトリックス、またはアレイであることも可能である。
【００１５】
プロセス変数のプロセス変数測定値の決定とは、プロセス変数を記述するデータを記録することを特に意味するものとして理解されるべきである。例えば、プロセス変数測定値は、機械コントローラから関連データを読み取ることによって決定される。例えばプロセス変数は、例えば工具を駆動するスピンドルに作用するトルクである。工具は、切削工具またはドリルなどの動く工具とすることができる。例えばスピンドルのトルクは、そのスピードおよび瞬時的なモータ力に基づいて決定される。
【００１６】
プロセス変数測定値が、事前定義された公差範囲または間隔内にあるかどうかを決定することは、プロセス変数測定値の展開が公差幅内にあるかどうかを見るために確認が行われることを特に意味するものとして理解されるべきである。公差幅は、すべての公差範囲のシーケンスである。言い換えれば、公差幅は平面的なオブジェクトであり、公差範囲は線形のオブジェクトである。
【００１７】
これに該当しない場合は警告信号が発せられるという特徴は、これに該当する場合には警告信号が発せられないことを意味するものとして理解されてもよい。言い換えれば、普通はそうであるように、プロセス変数測定値が事前定義された公差範囲内にある場合、信号は発せられない。
【００１８】
パラメータが常に機械加工プロセスの進度を特徴付けるという特徴は、機械加工プロセスが進行したときのみパラメータが変化することを意味するものとして理解されてもよい。
【００１９】
本方法は、実時間、および機械加工プロセスの処理スピードを特徴付ける少なくとも１つのプロセスパラメータから、制御変数を計算するステップを備える。この場合、プロセスパラメータは入力変数である。言い換えれば、プロセスパラメータは、本方法の範囲内で計算されない。そうではなく、プロセスパラメータは外部からキャプチャされる。例えばプロセスパラメータは、機械コントローラから読み取られ、機械コントローラは、コントローラの基礎を成しているアルゴリズムに基づき、機械加工プロセスを減速、加速、または停止させることができる。
【００２０】
少なくとも１つのプロセスパラメータが瞬時的な全体速度値であれば、特に好ましい。全体速度調整器はオーバライド調整器と記述されることが多いので、全体速度値はオーバライド値と記述されてもよい。全体速度調整器は、機械加工プログラムの処理スピード、およびその結果として、機械加工プロセスのスピードに直接影響を与えるために使用され得る。全体速度値１、すなわち１００％は、機械加工プログラムの事前定義された速度に対応する。機械加工プログラムは、工作物の機械加工をコーディングするコマンドのシーケンスである。例えばこれはＮＣプログラムを指す。
【００２１】
全体速度値は、機械加工プログラムに規定されているスピードについて、結果として生じる処理スピードを記述する値である。いくつかの部分速度調整器が存在することが可能である。この場合、それらの全体的な効果だけが対象となる。
【００２２】
全体速度調整器が例えば１１０％に設定された場合、カッターなどの工具は１００％の設定時よりも１０％速く動く。全体速度調整器が、工具を駆動するためのスピンドルのスピードに影響を与えることも可能であるが、これは一般的に意図されていない。したがって、例えば、全体速度調整器が１００％に設定され、ダウンタイムが生じない場合には、工具の位置を特徴付ける実時間値が、制御変数として使用されてもよい。
【００２３】
全体速度値を使用して制御変数が計算される場合、その制御変数の計算は、好ましくは瞬時的な全体速度値についての積分を数値計算することによって行われる。この積分は、積の和を計算することによって数値的に表され、１つの因数が時間間隔であり、第２の因数が、この時間間隔内の瞬時的な全体速度値である。積分は、無限に小さい時間間隔に対する限界である。このように定義された制御変数は、秒の次元も有することに留意すべきである。
【００２４】
好ましい実施形態では、少なくとも１つのプロセスパラメータは、機械加工プロセスの静止点を特徴付けるダウンタイムを備えている。多くの機械工具のコントローラは、冷却潤滑剤の圧力またはスピンドルスピードなどの事前定義された閾値が達成されない場合、および／または軸の解放がない場合に、機械加工プロセスを停止するように設計されている。このダウンタイムは、プログラムにおいてオーバライド値とは無関係に行われる。ダウンタイム中、機械加工プロセスは進行せず、これに応じて制御変数は変化しない。
【００２５】
プロセス変数測定値が、事前定義された公差範囲内にあるかどうかを決定するステップは、好ましくは、（ｂ１）プロセス変数測定値が決定されている制御変数について、この制御変数の周りの時間近傍を決定するステップと、（ｂ２）以前の同一の機械加工プロセスにおいて記録された少なくとも１つの基準プロセス変数測定値が存在している少なくとも１つの基準制御変数を、時間近傍から決定するステップと、（ｂ３）少なくとも１つの基準プロセス変数測定値から、公差範囲を計算するステップとを備える。この手順は、例えばＣＮＣプログラムによる機械加工プロセスの実行中に、理論上理想的な事例においてのみ、制御変数の同じ値においてプロセス変数測定値が記録されるという知識に基づいている。
【００２６】
機械加工プロセスの実際の実行中には毎回遅延が生じ、またこれらの遅延は（数値精度の範囲内で）制御変数によってしか特徴付けることができないので、特定の値における制御変数に対して基準プロセス変数測定値が存在しない場合があり得るが、その制御変数の関連値に近い制御変数に対する基準プロセス変数測定値は存在する。したがって制御変数の事前定義された値に対して、制御変数のこの値の周りの時間近傍において基準制御変数が求められ、この基準制御変数に対する基準プロセス変数測定値は存在している。
【００２７】
当然、時間環境は大きくなりすぎないように選択されなくてはならず、そうでなければ公差範囲の計算が大きくなりすぎてしまう。時間間隔が０．５ｓｅｃよりも短ければ、有益である。
【００２８】
公差範囲は、好ましくは基準プロセス変数測定値Ｂref（ｉref）についての最大値および最小値によって計算される。これは、最大値および最小値を含む式を使用して間隔限界が計算されることを特に意味するものとして理解されるべきである。式が、分散度などの他の変数を含むことが可能であるが、これは必須ではない。
【００２９】
あるいは公差範囲は、平均値、および少なくとも２つの基準プロセス変数測定値の分散度を使用して計算される。平均値は、例えば算術平均を指すことができる。あるいは平均値は、切り捨て平均、ウィンザライズド平均（winsorized mean）、四分位平均、ガストワース・コーエン平均（Gastwirth-Cohen mean）、範囲平均、または同様の平均値とすることもできる。分散度は、平方偏差または標準偏差とすることができる。しかし、例えばトリム平方偏差またはトリム標準偏差が使用されることも可能である。
【００３０】
好ましい実施形態によれば、方法は、位置決め運動の終了、および／または送り運動の開始を記録するステップと、位置決め運動の終了、および／または送り運動の開始が記録された場合には、制御変数を事前定義された値に設定するステップとを備える。ほとんどの事例において、位置決め運動と送り運動は、機械加工プロセスをコーディングするプログラム内、特にＣＮＣプログラム内で互いに区別され得る。位置決め運動の目的は、工具を事前定義された位置へ移動させることであり、ここで工具は工作物を切削しない。一般的に位置決め運動は、機械加工時間を可能な限り短く保つために、最大限可能な軸スピードで行われる。
【００３１】
それとは対照的に、送り運動は、工具および／または工作物に過度の負荷がかからないスピードでのみ行われる。この送り運動中に、工具は、係合時と同じスピードで工作物に係合されるか、その中に移動する。これは係合前か係合後のいずれかに生じる。制御変数を計算するときに数値エラーが生じ得ることから、機械加工プロセスにおいて容易に特定可能な点に到達したときに以前に決定された値に、制御変数を設定することが有利である。位置決め運動の終了、または送り運動の開始は、この目的によく叶っている。
【００３２】
本発明によるコントローラにカスケード調整器が実装されることが好ましい。カスケード調整器は、複数の制御回路を備える調整器、すなわちフィードバックを使用するコントローラを意味するものとして理解されるべきであり、それぞれの上位の調整器が、下位の調整器のターゲット値を設定する。例えば最上位階層レベルの調整器は、工具のターゲット位置を制御する位置調整器とすることができる。ターゲット位置と実際の位置との偏差、および何らかの調節を実行するために利用可能な時間によって、階層的に下位にある速度調整器を制御するターゲット速度がもたらされる。
【００３３】
この速度調整器の下流にトルク調整器が配置されてもよく、このトルク調整器も、ターゲット速度と実際の速度との差によってもたらされるターゲットトルクを制御する。さらにトルク調整器の下流に電流調整器が配置されてもよく、この電流調整器は電圧調整器を駆動する。階層的なレベルが下がるほど、調整器が動作する周波数が高くなる。例えば位置調整器は５０〜５００Ｈｚの周波数を有しているが、電流調整器は、５〜１５ｋＨｚの周波数を有し得る。カスケード調整器は、好ましくは、デジタルメモリに保存されており機械加工プロセスをコーディングしているＮＣプログラムによって制御される。
【００３４】
以下では、添付図面によって、本発明がより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による方法を実行するための本発明による機械工具の概略図。
【図２】プロセス変数の展開を示す図。
【図３】異なる繰り返し指数に対応した３つの異なるプロセス変数の展開を示す概略図。
【図４】測定値の量を描いた図。
【図５】機械加工プロセスの予測値の展開を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、ドリルの形態の工具１２を有する機械工具１０を概略的に示している。工具１２は、概略的に描かれたスピンドル１４によって駆動される。工作物１６は、機械工具１０に対して固定されており、その工作物は、機械加工プロセスの範囲内で、工具１２によって加工される。
【００３７】
スピンドル１４、および、したがって工具１２は、３つの空間座標、すなわちｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向において位置決めされ得る。対応する駆動部は、デジタルメモリ２０を備える電子コントローラ１８によって駆動される。デジタルメモリ２０は、ＣＮＣプログラムを含んでいる。デジタルメモリ２０、または物理的に分離したデジタルメモリは、本発明による方法を実行するためのプログラムも含んでいる。
【００３８】
機械工具は、工具１２もしくはスピンドル１８もしくは他の構成要素の加速度、またはそのような構成要素に作用する力を測定する力センサまたは加速度センサなどの概略的に描かれたセンサ２２も備えている。
【００３９】
機械加工プロセスを実行するために、コントローラ１８は、デジタルメモリ２０に含まれたＣＮＣプログラムによって動作する。このプログラムは、工具１２が動かされるべき位置、およびその移動スピードを含んでいる。コントローラ１８はこの情報を用いて、プログラムカウンタｎに基づく事前定義されたスタート点からの軌道
【００４０】
【数１】
2019506657.tif 000003
【００４１】
を計算する。プログラムの終わりに、コントローラ１８は、工具１２を駆動してスタート点に戻す。このタイプの機械加工プロセスが始まると毎回、プログラムカウンタが、例えば値ｎ＝０にリセットされる。
【００４２】
機械加工プロセスの終わりに、工作物１６は取り除かれ、新しい同一の工作物に置き換えられ、その結果同じ機械加工プロセスが再び実行される。これ以降、工作物１６に２つの穴を挿入するプロセスが考察される。第２の穴が配置される位置は、スピンドルの隣の工具によって表されており、工具は破線によって描かれている。
【００４３】
この場合機械加工プロセスは、工具１２を第１の位置
【００４４】
【数２】
2019506657.tif 000004
【００４５】
に位置決めすること、穴を開けること、工作物１６から工具１２を後退させること、第２の位置
【００４６】
【数３】
2019506657.tif 000005
【００４７】
に位置決めすること、第２の穴を開けること、工作物１６から工具１２を後退させること、およびスタート位置に戻ることを備える。
【００４８】
この機械加工プロセス中に、スピンドル１４が工具１２に加える駆動トルクＭAは、コントローラ１８によって繰り返し記録される。あるいは、コントローラ１８から独立した処理ユニットが利用可能であり、この処理ユニットが、駆動トルクＭAをコントローラ１８から読み取る。
【００４９】
工具１２は、それぞれの位置
【００５０】
【数４】
2019506657.tif 000006
【００５１】
【数５】
2019506657.tif 000007
【００５２】
から工作物１６内に駆動される。ここで工具１２が最初に工作物１６に接触する位置は、ｚ座標ｚ開始を有し、工具１２が工作物１６内に最大限の深さまで挿入される位置は、ｚ座標ｚ終了を有する。ｘ座標が異なることから、各穴の位置は異なる。しかし工作物１６の厚さの何らかの差を除き、ｚ座標は同じである。
【００５３】
図２ａは、理想的な機械加工プロセスについてのプロセス変数の展開Ｂ1（ｎ）＝ＭA（ｎ）を概略的に描いている。このプロセス変数の展開は、プログラムカウンタｎに対して、決定された駆動トルクＭAをプロットしたものである。理想的な状態では、プログラムカウンタに関する進度は、常に同じ時間間隔Δｔに対応している。ｎ＝３ｓｅｃであるとき、プロセス変数ＭAが増大し始めていることが認識されるべきである。これはドリル１２が工作物１６に係合する点である。したがってｚ＝ｚ開始が当てはまる。図２ａでは、プログラムカウンタｎは実時間の時間間隔０．１ｓｅｃ（ｓｅｃ＝秒）に対応している。
【００５４】
穴開けプロセスの終わりに、ドリル１２はドリル穴から後退される。ｚ＝ｚ終了が当てはまる場合には、駆動トルクＭAは減少する。次いでドリル１２は新しい位置に置かれ、別の穴が開けられ、ｚ＝ｚ開始が当てはまる場合には、駆動トルクＭAがｔ＝３０ｓｅｃから再び増大する。
【００５５】
図２ｂは、第１の穴に対して機械加工プロセスが理想的な方式で実行された状況を描いている。しかし、第１の穴の機械加工に続いて、２プログラムカウンタの間続くダウンタイムΔｔstillが発生している。全体スピード調整器またはオーバライド調整器２３（図１を参照）も、第１の穴の後に起動される。この調整器は、処理スピードまたは実行スピードとも記述され得る全体スピードを、元のスピードの７０％まで低減させる。これは、例えば工具の摩耗を低減させるために行われることがある。
【００５６】
両方の場合において、例えば第２のサイクル中の点ｔ＝４ｓｅｃにおけるプロセス変数Ｂ1＝ＭAは、第１のサイクル中の点ｔ＝４ｓｅｃにおいてよりも著しく小さくなる。
【００５７】
実時間ｔの時間スケールとともに、図２ｂは、明らかに仮想ユニットには対応していない制御変数ｉを有するスケールを描いている。理想的なシナリオでは、制御変数ｉは実数である。本実施形態では、制御変数ｉは、
【００５８】
【数６】
2019506657.tif 000008
【００５９】
として計算される。
【００６０】
言い換えれば、機械加工プロセスにおけるダウンタイムによって、制御変数ｉは停止する。全体速度値Ｏが１よりも小さい場合、実時間ｔは、重み付けして積分される。
【００６１】
制御変数ｉは、当然、積分の計算時に、ダウンタイム中（のみ）の全体速度値Ｏをゼロに設定することによって計算されてもよいことが、付記されるべきである。他の計算方法も可能であるが、これらの場合には、ダウンタイムによって制御変数ｉは増大しない。
【００６２】
制御変数ｉは時間の次元を有することが、認識されるべきである。現実的ではないが、理想的な状況、すなわちダウンタイムがなく、処理スピードが常に変化しない状況では、ｉ（ｔ）＝ｔ＋ｔ0が当てはまり、ここでｔ0は、機械加工プロセスのそれぞれのスタート点である。
【００６３】
２つの機械加工手順が中断なく実行された場合、ダウンタイムまたは処理スピードの変化が生じたとしても、制御変数ｉのすべての値について、工具は工作物に対して同じ位置にある（数値エラーの場合を除く）。式１は、和によって数値的に表される。
【００６４】
図３は、プロセス変数測定値の３つの展開、すなわちＢ1（ｉ）、Ｂ2（ｉ）、およびＢ3（ｉ）を示しており、添え字の指標は、繰り返し指標ｋである。工具１２が新しい工作物１６を加工するたびに、繰り返し指標ｋは１増える。これにより、連続的に番号付けされたプロセス変数の展開Ｂk（ｉ）＝Ｍk（ｉ）のセットが生成される。現行の機械加工プロセスは、繰り返し指標ｋ＝３のものである。
【００６５】
図４は、プロセス変数測定値の２つの展開ｋ＝１およびｋ＝２を描いている。繰り返し指標ｋ＝３の機械加工プロセスは、ほぼ完了であり、最後に記録されたプロセス変数測定値は、制御変数ｉ＝４５の（Ｂ（４５））である。
【００６６】
プロセス変数測定値（Ｂ（ｉ＝４５））が、事前定義された公差範囲Ｔ（（ｉ＝４５））内にあるかどうかを決定するために、最初に時間環境Ｕe（４５）が決定され、ここで環境の変数ｅは、例えば環境によって記述された時間期間中に工具が事前定義された経路を進んできたように選択され、この経路は、好ましくは少なくとも５００μｍから最大で５０００μｍの値を有する。この例では、ｅ＝ｉであり、それによりｋ＝１およびｋ＝２のプロセス変数測定値Ｂk（４４）、Ｂk（４５）、およびＢk（４６）は、すべてＵ1（４５）内にある。この例においてすべてのｉが整数であるのは、簡潔にするためであり、現実には、ｉは整数である必要はない。
【００６７】
基準プロセス変数測定値Ｂ1（４４）、Ｂ1（４５）、Ｂ1（４６）、Ｂ2（４４）、Ｂ2（４５）、およびＢ2（４６）を用いて、平均値としての予測値Ｅ（４５）と、分散度としての平方偏差σ2（４５）が計算され、これらから、公差範囲Ｔ（４５）＝｛Ｅ（４５）−σ2（４５）；Ｅ（４５）＋σ2（４５）｝が計算される。この計算は、現行の機械加工プロセスのｉすべてに対して行われる。図４は、ｉ＝１８に対する計算も示している。
【００６８】
時間環境Ｕe（ｉ）内にある一部のＢk（ｉ）を公差範囲の計算に使用することが可能であるが、これは必須ではない。繰り返しの回数が多い場合には、計算の規模を小さく留めるために、繰り返しの量が、例えば最後の２０回の繰り返し指標を含むことが現実的であり得る。
【００６９】
図５は、複数の健全な機械加工プロセス、すなわちエラーのない状態で行われた機械加工プロセスをたどっている予測値の展開Ｅ（ｉ）を描いている。図５はまた、公差範囲Ｔ（４５）を純粋に概略的に表している。破線の曲線間にある領域が、公差幅である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  機械工具
１２  工具
１４  スピンドル
１６  工作物
１８  コントローラ
２０  デジタルメモリ
２２  センサ
２４  ゆとりの変化
【００７１】
【数７】
2019506657.tif 000009
【００７２】
軌道
ｉ  制御変数
ＭA  駆動トルク
ｋ  繰り返し指標
ｎ  プログラムカウンタ（自然数）
Ｔ  公差範囲
ｔ  実時間
Ｕ  環境
Ｏ  全体速度値
【図１】
2019506657.tif 000010
【図２】
2019506657.tif 000011
【図３】
2019506657.tif 000012
【図４】
2019506657.tif 000013
【図５】
2019506657.tif 000014
【国際調査報告】
2019506657.tif 000015
2019506657.tif 000016
2019506657.tif 000017
2019506657.tif 000018
2019506657.tif 000019
2019506657.tif 000020