DE102009013043A1 - Thermal displacement correction for tool mesh - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein computerlesbares Medium, das ein Programm zum Korrigieren eines Fehlers aufgrund einer thermischen Verschiebung in einem Kugelspindelmechanismus speichert, die während des Antriebs einer Werkzeugmaschine (M) auftritt. Ein Berechnungsabschnitt (51) eines ersten Wärmewerts berechnet einen ersten Wärmewert, der in einer Schraubenwelle (81) von einer Mutter (8a) erzeugt wird, auf der Grundlage einer Drehgeschwindigkeit. Ein Berechnungsabschnitt (51) eines zweiten Wärmewerts berechnet einen zweiten Wärmewert, der in der Schraubenwelle (81) von einem Servomotor (71) erzeugt wird, auf der Grundlage einer Temperaturzunahme. Ein Berechnungsabschnitt (51) einer Temperaturverteilung berechnet eine Temperaturverteilung einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen der Schraubenwelle (81) in einer Längsrichtung erhalten sind, aus dem ersten und dem zweiten Wärmewert. Ein Berechnungsabschnitt (51) eines thermischen Verschiebungswerts berechnet einen thermischen Verschiebungswert eines jeden der Abschnitte aus der Temperaturverteilung. Der Berechnungsabschnitt (51) des Korrektionsbetrags berechnet einen Korrektionsbetrag von Prozessdaten zum Berechnen eines Vorschubbetrags der Mutter (8a) auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags.The present invention relates to a method, an apparatus, and a computer readable medium that stores a program for correcting a thermal displacement error in a ball screw mechanism occurring during drive of a machine tool (M). A first heat value calculating section (51) calculates a first calorific value generated in a screw shaft (81) from a nut (8a) based on a rotational speed. A second heat value calculating portion (51) calculates a second calorific value generated in the propeller shaft (81) by a servo motor (71) based on a temperature increase. A temperature distribution calculating section (51) calculates a temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the screw shaft (81) in a longitudinal direction from the first and second calorific values. A thermal shift value calculating section (51) calculates a thermal shift value of each of the temperature distribution sections. The correction amount calculating section (51) calculates a correction amount of process data for calculating a feed amount of the nut (8a) on the basis of the thermal shift amount.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermische Verschiebungskorrektion für eine Werkzeugmaschine, insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine, ein Korrektionsgerät für eine thermische Verschiebung und ein computerlesbares Medium, das ein Programm für eine Korrektion einer thermischen Verschiebung speichert. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und ein Gerät zum Korrigieren eines Fehlers aufgrund einer thermischen Verschiebung eines Kugelspindelmechanismus, die während eines Betriebs der Werkzeugmaschine auftritt, und auf ein computerlesbares Medium, das ein Programm zum Korrigieren solch eines Fehlers speichert.The The present invention relates to a thermal displacement correction for a machine tool, in particular the relates Invention on a correction method of a thermal displacement for a machine tool, a correction device for a thermal shift and a computer readable Medium, which is a program for a correction of a thermal Shift saves. In particular, the present invention relates The invention relates to a method and a device for correcting a failure due to thermal displacement of a ball screw mechanism, which occurs during operation of the machine tool, and on a computer-readable medium having a program for correcting such stores an error.

Ein Kugelspindelmechanismus ist weit verbreitet als ein Positionsmechanismus für eine Werkzeugmaschine. Eine Temperatur des Kugelspindelmechanismus kann aufgrund eines Reibungswiderstands zwischen einer Schraubenwelle und einer Mutter, eines Reibungswiderstands zwischen der Schraubenwelle und eines jeden Lagerabschnitts und einer Wärmeerzeugung eines Servomotors zunehmen. Der Kugelspindelmechanismus kann einer thermischen Verschiebung (Verlängerung) aufgrund der oben erwähnten Temperaturzunahme un terliegen. Heutige NC-Werkzeugmaschinen werden allgemein durch ein halbgeschlossenes Rückkopplungs- oder Schleifensystem gesteuert. Bei der NC-Werkzeugmaschine, die das halbgeschlossene Rückkopplungssystem benutzt, kann die thermische Verschiebung der Schraubenwelle direkt als ein Positionsfehler auftauchen. Als Gegenmaßnahme wird ein Vorspannungsverfahren vorgeschlagen. Bei dem Vorspannungsverfahren wird eine Vorspannung an die Schraubenwelle zum Absorbieren einer thermischen Expansion angelegt. Seit Kurzem kann eine dicke Schraubenwelle in einer NC-Werkzeugmaschine benutzt werden, und eine Vorschubgeschwindigkeit der NC-Werkzeugmaschine kann sehr hoch sein. In solch einem Fall kann mehr Wärme erzeugt werden. Daher kann, wenn das Vorspannungsverfahren angenommen wird, eine sehr große Spannung benötigt werden, um sie anzulegen. Folglich kann es ein Problem geben, dass der Aufbau des Kugelspindelmechanismus verformt wird, und ein Drucklager kann brennen oder sich festfressen aufgrund des Anlegens einer unvernünftigen Kraft.One Ball screw mechanism is widely used as a position mechanism for a machine tool. A temperature of the ball screw mechanism may due to a frictional resistance between a propeller shaft and a nut, a frictional resistance between the propeller shaft and each storage section and a heat generation of a servomotor increase. The ball screw mechanism can one thermal displacement (extension) due to the above mentioned temperature increase un subject. Today's NC machine tools are generally defined by a semi-closed feedback or loop system controlled. In the NC machine tool, the can use the half-closed feedback system the thermal displacement of the propeller shaft directly as a position error Pop up. As a countermeasure is a biasing method proposed. The bias method becomes a bias voltage to the propeller shaft for absorbing thermal expansion created. Recently, a thick screw shaft in an NC machine tool be used, and a feed rate of the NC machine tool can be very high. In such a case can be more heat be generated. Therefore, if the preload method is adopted will be needed, a very big voltage, to put on. Consequently, there may be a problem that the construction the ball screw mechanism is deformed, and a thrust bearing can burn or seize due to the creation of an unreasonable Force.

Bei einem Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung für eine Schraubenwelle, wie sie in der JP 1988-256 336 A vorgeschlagen wird, wird eine unvernünftige Vorspannung nicht an die Schraubenwelle angelegt, und eine spezielle Messvorrichtung ist nicht notwendig. Bei diesem Verfahren wird der Betrag der thermischen Verschiebung während des Prozesses korrigiert. Genauer, bei dem ersten Prozess wird ein Wärmewert der Schraubenwelle durch ein Produkt eines Ankerstroms des Servomotors und einer Spannung erhalten. In dem zweiten Prozess wird die Temperaturverteilung aus den Wärmewerten in einem Modell erhalten, in dem die Schraubenwelle in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt wird. In dem dritten Prozess wird der Betrag der thermischen Verschiebung der Schraubenwelle momentan auf der Grundlage der der Temperaturverteilung vorhergesagt. In dem vierten Prozess wird der Betrag der thermischen Verschiebung als Gangfehlerkompensation an eine NC-Vorrichtung eingegeben.In a correction method of a thermal displacement for a screw shaft, as shown in the JP 1988-256 336 A is proposed, an unreasonable bias voltage is not applied to the propeller shaft, and a special measuring device is not necessary. In this method, the amount of thermal displacement during the process is corrected. More specifically, in the first process, a calorific value of the propeller shaft is obtained by a product of armature current of the servomotor and a voltage. In the second process, the temperature distribution is obtained from the heat values in a model in which the screw shaft is divided into a plurality of sections. In the third process, the amount of thermal displacement of the screw shaft is currently predicted based on the temperature distribution. In the fourth process, the amount of thermal displacement is input to a NC device as a gear error compensation.

Die JP 1992-240 045 A führt aus, dass das in der JP 1988-256 336 A offenbarte oben erwähnte Verfahren ein Problem aufweist, dass der Wärmewert die Beschleunigungs-/Bremsenergie des Servomotors selbst enthält. Bei dem Korrektionsverfahren des thermischen Verschiebungsbetrags, das in der JP 1992-240 045 A offenbart ist, wird der Wärmewert eines jeden Abschnitts der Schraubenwelle aus der Rotationsgeschwindigkeit des Servomotors berechnet. Gemäß diesem Verfahren kann der Korrektionswert, der auf der Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit des Servomotors berechnet wird, der nicht durch die Beschleunigungs-/Bremsenergie beeinflusst wird, eine tatsächliche Verlängerung der Schraubenwelle approximieren.The JP 1992-240 045 A that implies that in the JP 1988-256 336 A The above-mentioned method has a problem that the calorific value includes the acceleration / deceleration energy of the servomotor itself. In the correction method of the thermal shift amount used in the JP 1992-240 045 A is disclosed, the calorific value of each section of the screw shaft is calculated from the rotational speed of the servomotor. According to this method, the correction value calculated based on the rotation speed of the servomotor that is not affected by the acceleration / braking energy can approximate actual extension of the screw shaft.

Bei dem in der JP 1992-260 045 A offenbarten Verfahren wird der Wärmewert des Servomotors nur aus der Rotationsgeschwindigkeit berechnet. Bei diesem Verfahren wird jedoch nicht betrachtet, dass der Wärmewert in Abhängigkeit von einer Last des Servomotors variieren kann. Weiterhin sind die Bedingungen des Berechnens des Korrektionsbetrags an einem anfänglichen Zustand des Betriebs des Servomotors und nach einem Ablauf einer festen Zeit nicht offenbart. Daher kann es sein, dass bei diesem Verfahren der Korrektionsbetrag, der in einem Übergangszustand berechnet wird, der die anfängliche Betriebsstufe des Motors ist, und die tatsächliche Verlängerung der Schraubenwelle (thermischer Verschiebungsbetrag) nicht einander angenähert sind.In the in the JP 1992-260 045 A In the disclosed method, the calorific value of the servomotor is calculated only from the rotational speed. In this method, however, it is not considered that the calorific value may vary depending on a load of the servomotor. Further, the conditions of calculating the correction amount at an initial state of the operation of the servomotor and after a lapse of a fixed time are not disclosed. Therefore, in this method, the amount of correction calculated in a transient state that is the initial operation stage of the engine and the actual extension of the propeller shaft (thermal shift amount) may not approximate each other.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung betrieb tatsächliche einen Servomotor und maß eine Temperatur eines Endes einer Schraubenwelle. Der Erfinder erzeugte ein thermisches Verteilungsmo dell, das in der JP 1992-240 045 A offenbart ist, und führte ein Experiment zum Vergleichen einer tatsächlichen Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle und einer Temperatur, die unter Benutzung des thermischen Verteilungsmodells berechnet wurde, durch. Wie in 12 gezeigt ist, enthält ein Mechanismus zum Messen der tatsächlichen Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle einen Servomotor 201, eine Schraubenwelle 203, eine Mutter 204 und einen Tisch 205. Der Servomotor 201 und die Schraubenwelle 203 sind miteinander durch eine Kupplung 202 verbunden. Die Mutter 204 ist mit der Schraubenwelle 203 mit einem Gewinde verbunden und kann sich vorwärts und rückwärts (horizontale Richtung in 12) als Reaktion auf die Drehung der Schraubenwelle 203 bewegen. Der Tisch 205 ist an der Mutter 204 befestigt und kann sich einstückig mit der Mutter 204 vorwärts und rückwärts bewegen. Ein festes Lager 206 und ein bewegbares Lager 207 sind in einer Tragbasis eingebaut, die drehbar die Schraubenwelle 203 trägt.The inventor of the present invention actually operated a servomotor and measured a temperature of one end of a screw shaft. The inventor produced a thermal distribution model used in the JP 1992-240 045 A and conducted an experiment to compare an actual temperature of the end portion of the screw shaft and a temperature using the thermal distribution model was calculated by. As in 12 is shown, a mechanism for measuring the actual temperature of the end portion of the screw shaft includes a servomotor 201 , a screw shaft 203 , A mother 204 and a table 205 , The servomotor 201 and the screw shaft 203 are interconnected by a clutch 202 connected. The mother 204 is with the propeller shaft 203 connected with a thread and can move forward and backward (horizontal direction in 12 ) in response to the rotation of the propeller shaft 203 move. The table 205 is at the mother 204 attached and can be integral with the mother 204 move forward and backward. A solid camp 206 and a movable bearing 207 are installed in a support base that rotatably rotates the screw shaft 203 wearing.

Die Bedingungen des Experiments waren wie folgt.The Conditions of the experiment were as follows.

(Bedingung 1)(Condition 1)

Ein mittlerer Strom, der durch den Servomotor 101 während der Bewegung des Tischs 205 floss, und die mittlere Rotationsgeschwindigkeit waren konstant. Ein Temperaturmessabschnitt 208 (Messposition) wurde auf eine feste Position 209 gesetzt, die der Endabschnitt der Schraubenwelle war. Der Tisch 205 wurde wiederholt hin und her mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, bis sich der Temperaturmesswert an den festen Abschnitt 209 stabilisierte.A medium current through the servomotor 101 during the movement of the table 205 flowed, and the average rotational speed were constant. A temperature measuring section 208 (Measuring position) was on a fixed position 209 set, which was the end portion of the propeller shaft. The table 205 was repeatedly moved back and forth at a constant speed until the temperature reading reached the fixed section 209 stabilized.

(Bedingung 2)(Condition 2)

Der Tisch 205 wurde zu einer Position ausreichend entfernt von dem festen Lager 206 bewegt, um zu verhindern, dass die Wärmeerzeugung der Mutter 204 den Temperaturmessabschnitt 208 beeinflusst. Der Servomotor 201 und das feste Lager 205 beeinflussten die Temperatur des Temperaturmessabschnitts 208.The table 205 was moved to a position sufficiently remote from the fixed bearing 206 moved to prevent the heat generation of the mother 204 the temperature measuring section 208 affected. The servomotor 201 and the solid bearing 205 influenced the temperature of the temperature measuring section 208 ,

Als nächstes erzeugte der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein thermisches Verteilungsmodell. Da der mittlere Strom, der durch der Servomotor 201 fließt, und die mittlere Rotationsgeschwindigkeit als konstant angenommen sind, wird eine Wärmeeingabe von dem Servomotor 201 an den Endabschnitt der Schraubenwelle als konstant angesehen. Unter solchen Bedingungen wurde eine Wärmeleitungsgleichung eines nicht-stationären Zustands, die in der JP 1992-240 045 A offenbart ist, gelöst, wodurch die Temperatur zu jeder Zeit berechnet wurde.Next, the inventor of the present invention produced a thermal distribution model. Because the average current flowing through the servomotor 201 flows, and the average rotational speed is assumed to be constant, a heat input from the servomotor 201 considered constant at the end portion of the propeller shaft. Under such conditions, a heat conduction equation of a non-steady state, which was described in US Pat JP 1992-240 045 A is solved, whereby the temperature was calculated at all times.

13 zeigt einen experimentellen Wert (tatsächlichen Wert) der thermischen Verschiebung an der festen Position 209 (siehe 12), und einen berechneten Wert auf der Grundlage des thermischen Verteilungsmodells. Die vertikale Achse des Diagramms stellt die Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle (die feste Position 209) dar, und die horizontale Achse des Diagramms stellt eine abgelaufene Zeit dar. Die durchgezogene Linie stellt den experimentellen Wert dar, und die gestrichelte Linie stellt den berechneten Wert dar. Die in dem Diagramm gezeigten Resultate können zu dem folgenden Schluss führen. Der experimentelle Wert und der berechnete Wert nähern sich einander an, nachdem die Temperaturzunahme in dem Endabschnitt der Schraubenwelle stabilisiert ist. Die Temperatur des berechneten Werts nimmt schneller zu als die Temperatur des experimentellen Werts während der Dauer des Übergangszustands, der gegeben ist, bevor sich die Temperaturzunahme stabilisiert. Daher kann es sein, dass bei dem obigen Verfahren eine genaue Vorhersage nicht gemacht werden kann. 13 shows an experimental value (actual value) of the thermal displacement at the fixed position 209 (please refer 12 ), and a calculated value based on the thermal distribution model. The vertical axis of the diagram represents the temperature of the end section of the propeller shaft (the fixed position 209 ), and the horizontal axis of the graph represents an elapsed time. The solid line represents the experimental value, and the broken line represents the calculated value. The results shown in the graph may lead to the following conclusion. The experimental value and the calculated value approximate each other after the temperature increase in the end portion of the screw shaft is stabilized. The temperature of the calculated value increases faster than the temperature of the experimental value during the duration of the transient state given before the temperature increase stabilizes. Therefore, in the above method, an accurate prediction may not be made.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine, ein Korrektionsgerät einer thermischen Verschiebung, und ein computerlesbares Medium, das ein Programm für eine thermische Verschiebungskorrektion speichert, die einen Korrektionswert ermöglicht, einen tatsächlichen Verlängerungsbetrag einer Schraubenwelle in einem Übergangszustand von einem Start eines Betriebs der Werkzeugmaschine zu einer Stabilisierung einer Temperaturzunahme zu approximieren, vorzusehen.It It is therefore an object of the present invention to provide a correction method a thermal displacement for a machine tool, a thermal displacement correcting device, and a computer readable medium, which is a program for a thermal displacement correction stores a correction value allows for an actual extension amount a propeller shaft in a transient state of one Start of operation of the machine tool for stabilization to approximate an increase in temperature.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1.These Task is solved by a correction method of thermal displacement for a machine tool Claim 1.

Die Werkzeugmaschine für das Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung enthält einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle und einer Mutter versehen ist. Eine Vorschubbetragssteuerung berechnet einen Vorschubbetrag der Mutter durch die Schraubenwelle auf der Grundlage von Prozessdaten. Ein Servomotor treibt drehmäßig die Schraubenwelle an. Eine Geschwindigkeitssteuerung steuert eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors auf der Grundlage der Prozessdaten. Das Korrektionsverfahren enthält einen ersten Schritt des Berechnens eines ersten Wärmewerts, der in der Schraubenwelle aufgrund einer Bewegung der Mutter erzeugt wird, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit. Das Verfahren enthält einen zweiten Schritt des Erfassens einer Temperatur, die in dem Ser vomotor ansteigt, und Berechnen eines zweiten Wärmewerts, der von dem Servomotor zu der Schraubenwelle übertragen wird, auf der Grundlage des Temperaturanstiegs. Das Korrektionsverfahren enthält einen dritten Schritt des Berechnens einer Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen der Schraubenwelle in einer Längsrichtung erhalten werden, aus dem ersten und dem zweiten Wärmewert. Das Korrektionsverfahren enthält einen vierten Schritt des Berechnens eines thermischen Verschiebungsbetrags von jedem der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung. Das Korrektionsverfahren enthält einen fünften Schritt des Berechnens eines Korrektionsbetrags der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags.The machine tool for the thermal displacement correction method includes a ball screw mechanism for a feed drive provided with a screw shaft and a nut. A feed amount control calculates a feed amount of the nut by the screw shaft based on process data. A servomotor rotatively drives the propeller shaft. A speed controller controls a rotational speed of the servomotor based on the process data. The correction method includes a first step of calculating a first heat value, which in the screw shaft is generated due to a movement of the nut, based on the rotational speed. The method includes a second step of detecting a temperature increasing in the engine, and calculating a second heat value transmitted from the servo motor to the screw shaft based on the temperature rise. The correction method includes a third step of calculating a temperature distribution in a plurality of sections obtained by dividing the screw shaft in a longitudinal direction from the first and second heat values. The correction method includes a fourth step of calculating a thermal displacement amount of each of the plurality of temperature distribution sections. The correction method includes a fifth step of calculating a correction amount of the process data based on the thermal shift amount.

Gemäß dem Korrektionsverfahren der thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine kann die Temperaturverteilung in der Mehrzahl von Abschnitten der Kugelspindelwelle berechnet werden, indem nicht nur der erste Wärmewert benutzt wird, der in der Kugelspindelwelle aufgrund der Bewegung der Mutter erzeugt wird, sondern auch ein zweiter Wärmewert aufgrund des Temperaturanstiegs des Servomotors, und somit wird ein Korrektionsbetrag erhalten. Daher kann der Korrektionsbetrag einen tatsächlichen Längenbetrag der Kugelspindelwelle approximieren, selbst in einem Übergangszustand, der auftritt, bevor die Temperatur des Servomotors stabilisiert ist. Eine Wärmeeingabe von dem Servomotor an die Kugelspindelwelle kann durch die Temperaturzunahme in dem Servomotor beeinflusst werden. Die Temperaturzunahme in dem Servomotor selbst kann einem Einfluss von Antriebselementen wie einer Last zugeordnet werden. Insbesondere kann die Temperatur des Servomotors sich während einer Dauer konstant ändern, bis der Wärmewert des Servomotors und ein Wärmefreigabewert einander ausgleichen. In dem Korrektionsverfahren der thermischen Ver schiebung kann der zweite Wärmewert auf der Grundlage der Temperaturzunahme in dem Servomotor benutzt werden beim Berechnen des Korrektionswerts, wodurch der Korrektionsbetrag, der der Änderung in der Temperatur des Servomotors folgt, erhalten werden kann. Im Hinblick auf die Wärmeeingaben ungleich der von dem Servomotor an die Kugelspindelwelle, kann der thermische Verschiebungsbetrag berechnet werden für jeden der Mehrzahl von Abschnitten, indem der erste Wärmewert benutzt wird, der in der Kugelspindelwelle aufgrund der Bewegung der Mutter erzeugt wird. Daher kann bei dem Korrektionsverfahren der thermischen Verschiebung der Korrektionsbetrag mit hoher Genauigkeit ohne ein getrenntes Vorsehen eines Sensors erhalten werden.According to the Correction method of thermal displacement for a Machine tool can control the temperature distribution in the majority of Sections of the ball screw shaft are calculated by not only the first calorific value is used in the ball screw shaft generated due to the movement of the mother, but also a second heat value due to the temperature rise of the servomotor, and thus a correction amount is obtained. Therefore, the correction amount an actual length amount of the ball screw shaft approximate even in a transient state that occurs before the temperature of the servomotor is stabilized. A heat input from the servomotor to the ball screw shaft may be due to the temperature increase be influenced in the servo motor. The temperature increase in the Servo motor itself can influence drive components such as be assigned to a load. In particular, the temperature of the Servomotor constantly changing during a period, to the calorific value of the servomotor and a heat release value compensate each other. In the Korrektionsverfahren the thermal shift may be the second calorific value based on the temperature increase are used in the servomotor in calculating the correction value, whereby the correction amount, the change in temperature the servo motor follows can be obtained. In terms of Heat input unlike that of the servomotor to the ball screw shaft, For example, the thermal shift amount can be calculated for each the plurality of sections, adding the first heat value used in the ball screw shaft due to the movement the mother is generated. Therefore, in the correction process the thermal displacement of the correction amount with high accuracy be obtained without a separate provision of a sensor.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Korrektionsvorrichtung einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 3.The Task is also solved by a correction device a thermal displacement for a machine tool according to claim 3.

Die Korrektionsvorrichtung für die thermische Verschiebung für eine Werkzeugmaschine enthält einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle und einer Mutter versehen ist. Eine Vorschubbetragssteuerung berechnet einen Vorschubbetrag der Mutter durch die Schraubenwelle auf der Grundlage von Prozessdaten. Ein Servomotor treibt drehmäßig die Schraubenwelle. Eine Geschwindigkeitssteuerung steuert eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors auf der Grundlage der Prozessdaten. Die Korrektionsvorrichtung der thermischen Verschiebung enthält eine Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung, einen Temperaturerfassungsabschnitt, einen Berechnungsabschnitt eines ersten Wärmewerts, einen Berechnungsabschnitt eines zweiten Wärmewerts, einen Berechnungsabschnitt einer Temperaturverteilung, einen Berechnungsabschnitt eines Temperaturverschiebungsbetrags und einen Berechnungsabschnitt eines Korrektionsbetrags. Die Ge schwindigkeitserfassungsvorrichtung erfaßt die Drehgeschwindigkeit. Der Temperaturerfassungsabschnitt erfaßt eine Temperaturzunahme in dem Servomotor. Der Berechnungsabschnitt des ersten Wärmewerts berechnet einen ersten Wärmewert, der in der Schraubenwelle aufgrund einer Bewegung der Mutter erzeugt ist, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit, die von der Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung erfaßt ist. Der Berechnungsabschnitt des zweiten Wärmewerts berechnet einen zweiten Wärmewert, der von dem Servomotor zu der Schraubenwelle übertragen ist, auf der Grundlage der Temperaturzunahme, die von dem Temperaturerfassungsabschnitt erfaßt ist. Der Berechnungsabschnitt der Temperaturverteilung berechnet eine Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen der Schraubenwelle in einer Längsrichtung erhalten sind, aus dem ersten Wärmewert, der von dem Berechnungsabschnitt des ersten Wärmewerts berechnet ist, und dem zweiten Wärmewert, der von dem Berechnungsabschnitt des zweiten Wärmewerts berechnet ist. Der Berechnungsabschnitt des thermischen Verschiebungsbetrags berechnet einen thermischen Verschiebungsbetrag von jedem der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung, die von dem Berechnungsabschnitt der Temperaturverteilung berechnet ist. Der Berechnungsabschnitt des Korrektionsbetrags berechnet einen Korrektionsbetrag der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags, der von dem Berechnungsabschnitt des thermischen Verschiebungsbetrags berechnet ist.The Correction device for thermal displacement for a machine tool includes a ball screw mechanism for a feed drive, with a propeller shaft and a mother is provided. A feed amount control is calculated a feed amount of the nut by the screw shaft on the Basis of process data. A servomotor drives rotationally the screw shaft. A speed control controls one Rotational speed of the servomotor based on the process data. The Contains thermal displacement correction device a speed detecting device, a temperature detecting section, a calculating portion of a first heat value, a Calculation section of a second heat value, a calculation section a temperature distribution, a calculating portion of a temperature shift amount and a calculating portion of a correction amount. The speed detection device detects the rotational speed. The temperature detection section detects a temperature increase in the servomotor. The calculation section of the first calorific value calculates a first calorific value, which is generated in the propeller shaft due to movement of the nut is, on the basis of the rotational speed, that of the speed detecting device is detected. The calculation section of the second heat value calculates a second calorific value from the servomotor is transmitted to the propeller shaft, on the basis the temperature increase generated by the temperature detecting section is detected. The calculation section of the temperature distribution calculates a temperature distribution in a plurality of sections, by dividing the screw shaft in a longitudinal direction are obtained from the first calorific value obtained by the calculating section of the first calorific value, and the second calorific value, that of the second heat value calculation section is calculated. The calculation portion of the thermal shift amount calculates a thermal shift amount of each of the plurality portions of the temperature distribution obtained by the calculating section the temperature distribution is calculated. The calculation section of the correction amount calculates a correction amount of the process data on the basis of the thermal shift amount generated by the calculation portion of the thermal shift amount is calculated is.

Die Korrektionsvorrichtung der thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine weist den Temperaturerfassungsabschnitt auf, der die Temperaturzunahme in dem Servomotor erfasst. Weiter wird die Temperaturverteilung in der Mehrzahl von Abschnitten der Kugelspindelwelle berechnet unter Benutzung des zweiten Wärmewerts auf der Grundlage der Temperaturzunahme, und somit wird der Kor rektionsbetrag erhalten. Daher kann der Korrektionsbetrag einen tatsächlichen Längenbetrag der Kugelspindelwelle selbst in einem Übergangszustand approximieren, der vorliegt, bevor die Temperaturzunahme in dem Servomotor stabilisiert ist. Im Hinblick auf Wärmeeingaben ungleich von jenen von dem Servomotor an die Kugelspindelwelle kann der thermische Verschiebungsbetrag berechnet werden für jeden der Mehrzahl von Abschnitten, in denen der Wärmewert benutzt wird, der in der Kugelspindelwelle aufgrund der Bewegung der Mutter erzeugt ist. Daher kann der Korrektionsbetrag mit hoher Genauigkeit ohne getrenntes Vorsehen eines Sensors erhalten werden.The Correction device of thermal displacement for a machine tool has the temperature detection section, which detects the temperature increase in the servomotor. Next will the temperature distribution in the plurality of sections of the ball screw shaft calculated using the second heat value on the Basis of the temperature increase, and thus the Kor rektionsbetrag receive. Therefore, the correction amount may be an actual Length of the ball screw shaft even in a transient state approximate, which is present before the temperature increase in the Servo motor is stabilized. With regard to heat input unlike those of the servomotor to the ball screw shaft of the thermal shift amount will be calculated for each the majority of sections where the calorific value is used which is in the ball screw shaft due to the movement of the nut is generated. Therefore, the correction amount can be with high accuracy can be obtained without separately providing a sensor.

Die Temperaturzunahme in dem Servomotor kann erfasst werden auf der Grundlage von mindestens der Drehgeschwindigkeit des Servomotors und des Antriebsstromwerts. In solch einem Fall kann der Korrektionsbetrag mit hoher Genauigkeit erzielt werden, indem ein vorhandener Sensor benutzt wird, ohne dass ein getrennt vorgesehener Sensor benutzt wird.The Temperature increase in the servomotor can be detected on the Basis of at least the rotational speed of the servomotor and the drive current value. In such a case, the correction amount be achieved with high accuracy by using an existing sensor is used without a separately provided sensor used becomes.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein computerlesbares Medium, das ein Korrektionsprogramm für eine thermische Verschiebung für eine Werkzeugmaschine speichert, nach Anspruch 5.These Task is also solved by a computer readable medium, this is a correction program for a thermal shift for a machine tool stores, according to claim 5.

Die Werkzeugmaschine des Korrektionsprogramms der thermischen Verschiebung des computerlesbaren Mediums enthält einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle und einer Mutter versehen ist. Eine Vorschubbetragssteuerung berechnet einen Vorschubbetrag der Mutter durch die Schraubenwelle auf der Grundlage von Prozessdaten. Ein Servomotor treibt drehmäßig die Schraubenwelle. Eine Geschwindigkeitssteuerung steuert eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors auf der Grundlage der Prozessdaten. Das Korrektionsprogramm der thermischen Verschiebung enthält Befehle, die bewirken, dass eine Steuerung der Werkzeugmaschine einen ersten Schritt des Berechnens eines ersten Wärmewerts, der in der Schraubenwelle aufgrund der Bewegung der Mutter erzeugt wird, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit; einen zweiten Schritt des Erfassens eines Temperaturanstiegs in dem Servomotor und Berechnens eines zweiten Wärmewerts, der von dem Servomotor zu der Schraubenwelle übertragen wird, auf der Grundlage der Temperaturzunahme; einen dritten Schritt des Berechnens einer Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten, die erhalten werden durch Unterteilen der Schraubenwelle in einer Längsrichtung, aus dem ersten und dem zweiten Wärmewert; einen vierten Schritt des Berechnens eines thermischen Verschiebungsbetrags von jedem der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung; und einen fünften Schritt des Berechnens eines Korrektionsbetrags der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags ausführt.The Machine tool of thermal displacement correction program The computer readable medium includes a ball screw mechanism for a feed drive, with a propeller shaft and a mother is provided. A feed amount control is calculated a feed amount of the nut by the screw shaft on the Basis of process data. A servomotor drives rotationally the screw shaft. A speed control controls one Rotational speed of the servomotor based on the process data. Contains the thermal displacement correction program Commands that cause a control of the machine tool a first step of calculating a first heat value, which is generated in the propeller shaft due to the movement of the nut is based on the rotational speed; a second step detecting a temperature rise in the servomotor and calculating a second heat value supplied from the servomotor to the Screw shaft is transmitted, based on the temperature increase; a third step of calculating a temperature distribution in a plurality of sections obtained by dividing the propeller shaft in a longitudinal direction, from the first and the second heat value; a fourth step of calculating a thermal shift amount of each of the plurality of Sections from the temperature distribution; and a fifth Step of calculating a correction amount of the process data based on the thermal shift amount.

Gemäß dem computerlesbaren Medium, das ein Korrektionsprogramm einer thermischen Verschiebung speichert, berechnet die Steuerung der Werkzeugmaschine die Temperaturverteilung in der Mehrzahl von Abschnitten der Kugelspindelwelle unter der Benutzung nicht nur des ersten Wärmewerts, der erzeugt wird von der Mutter auf der Kugelspindelwelle, sondern auch des zweiten Wärmewerts auf der Grundlage der Temperaturzunahme in dem Servomotor. Somit kann der Korrektionsbetrag erhalten werden. Daher kann der Korrektionsbetrag einen tatsächlichen Längenbetrag der Kugelspindelwelle approximieren, selbst in einem Übergangszustand, der stattfindet, bevor die Temperatur des Servomotors stabilisiert ist.According to the computer-readable medium containing a thermal correction program Shift stores, calculates the control of the machine tool the temperature distribution in the plurality of sections of the ball screw shaft using not only the first heat value, the is generated by the nut on the ball screw shaft, but also of the second heat value based on the temperature increase in the servomotor. Thus, the correction amount can be obtained. Therefore, the correction amount can be an actual length amount approximate the ball screw shaft, even in a transient state, which takes place before the temperature of the servomotor stabilizes is.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:Further Features and benefits of the invention result from the following description of exemplary embodiments based on the figures. From the figures show:

1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Maschinenzentrums M gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 an overall perspective view of a machine center M according to an embodiment of the present invention;

2 eine Vorderansicht um einen Hauptspindelkopf 5 und einen automatischen Werkzeugwechsler 7 des Maschinenzentrums M; 2 a front view around a main spindle head 5 and an automatic tool changer 7 of the machine center M;

3 ein Aufbaudiagramm eines Kugelspindelmechanismus; 3 a structure diagram of a ball screw mechanism;

4 ein Blockschaltbild eines Steuersystems des Maschinenzentrums M; 4 a block diagram of a control system of the machine center M;

5 eine erläuternde Ansicht in einem Fall, in dem eine Schraubenwelle in Abschnitte zum Erhalten eines Wärmewerts unterteilt ist; 5 an explanatory view in a case where a propeller shaft is divided into sections for obtaining a heat value;

6 eine erläuternde Ansicht eines Datenfelds einer Berechnungsschaltung 19 einer Temperaturverteilung; 6 an explanatory view of a data field of a calculation circuit 19 a temperature distribution;

7 eine erläuternde Ansicht, die eine Beziehung zwischen einer Motorkörpertemperatur und einer abgelaufenen Zeit zeigt, wenn eine Drehgeschwindigkeit eines Motors und ein Strom konstant sind; 7 an explanatory view showing a relationship between an engine body temperature and an elapsed time when a rotational speed of a motor and a current are constant;

8A bis 8D erläuternde Ansichten zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen der Motorkörpertemperatur, worin 8A ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer abgelaufenen Zeit und der Motorkörpertemperatur von 0 bis t1 nach dem Start des Antriebs ist, 8B ein Diagramm einer Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Motorkörpertemperatur von t1 bis t2 nach dem Start des Antriebs ist, 8C ein Diagramm einer Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Motorkörpertemperatur von t2 bis t3 nach dem Start des Antriebs ist, und 8D ein Diagramm einer Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Motorkörpertemperatur von 0 bis t3 nach dem Start des Antriebs ist; 8A to 8D Illustrative views for explaining a method for calculating the engine body temperature, wherein 8A is a graph of a relationship between an elapsed time and the engine body temperature from 0 to t1 after the start of the drive, 8B is a diagram of a relationship between the elapsed time and the engine body temperature from t1 to t2 after the start of the drive, 8C is a diagram of a relationship between the elapsed time and the engine body temperature from t2 to t3 after the start of the drive, and 8D FIG. 12 is a graph of a relationship between the elapsed time and the engine body temperature from 0 to t3 after the start of the drive; FIG.

9 eine Ansicht zum Erläutern einer Temperatur eines jeden Abschnitts und des Wärmewerts, der für jeden Abschnitt eingegeben ist; 9 a view for explaining a temperature of each section and the heat value that is input for each section;

10 eine Ansicht, die eine Temperaturzunahmegeschwindigkeit zu der Zeit 0, t1 und t2 zeigt; 10 a view showing a temperature increase rate at the time 0, t1 and t2;

11 ein Flussdiagramm einer Positionskorrektionssteuerung des Maschinenzentrums M; 11 a flowchart of a position correction control of the machine center M;

12 eine schematische Ansicht einer experimentellen Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Endabschnitts der Schraubenwelle; und 12 a schematic view of an experimental device for measuring a temperature of an end portion of the screw shaft; and

13 ein Diagramm, das einen berechneten Wert, der nach dem Verfahren des Stands der Technik berechnet ist, und einen experimentellen Wert, der durch die in 12 gezeigte experimentelle Vorrichtung erhalten ist, zeigt. 13 a graph showing a calculated value calculated according to the prior art method and an experimental value represented by the in 12 shown experimental device is shown.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.preferred Embodiments of the present invention will be below described with reference to the drawings.

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

Ein Aufbau eines Maschinenzentrums M (Werkzeugmaschine) wird unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Das in 1 gezeigte Maschinenzentrum M ist eine Werkzeugmaschine, die einen gewünschten Maschinenprozess (z. B. „Schleifen”, „Malen”, „Rühren”, „Bohren” und „Schneiden”) auf ein Werkstück anwendet, während eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und einem Werkzeug verursacht wird. Das Maschinenzentrum M enthält eine Basis 1, die eine Gusseisenbasis ist, einen Maschinenkörper 2, der auf der Basis 1 vorgesehen ist, und eine Spritzabdeckung (nicht gezeigt), die an einem oberen Abschnitt der Basis 1 befestigt ist. Der Maschinenkörper 2 kann einen Schneideprozess des Werkstücks ausführen. Die Spritzabdeckung kann eine kastenförmige Form auf weisen und den Maschinenkörper 2 und die Basis 1 von oben bedecken.A construction of a machine center M (machine tool) will be described with reference to FIG 1 to 4 described. This in 1 Machine Center M shown is a machine tool that applies a desired machine process (eg, "grinding", "painting", "stirring", "drilling" and "cutting") to a workpiece while performing a relative movement between the workpiece and a tool is caused. The machine center M contains a base 1 which is a cast iron base, a machine body 2 who is based on 1 is provided, and a splash cover (not shown) attached to an upper portion of the base 1 is attached. The machine body 2 can perform a cutting process of the workpiece. The spray cover may have a box-shaped shape and the machine body 2 and the base 1 Cover from above.

Die Basis 1 ist ein Gussprodukt mit einer im Wesentlichen rechteckigen festen Form, die in einer y-Achsenrichtung länglich ist. Die vier Ecken des unteren Abschnitts der Basis 1 weisen jeweils höheneinstellbare Füße auf.The base 1 is a cast product having a substantially rectangular solid shape that is elongated in a y-axis direction. The four corners of the lower section of the base 1 each have height adjustable feet.

Als nächstes wird der Maschinenkörper 2 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Maschinenkörper 2 eine Säule 4, einen Hauptspindelkopf 5, eine Hauptspindel (nicht gezeigt), einen Werkzeugwechsler 7 und einen Tisch 8. Die Säule 4 ist auf einer oberen Oberfläche eines Säulensockels 3 befestigt, der in einem hinteren Teil der Basis 1 vorgesehen ist und sich vertikal nach oben erstreckt. Der Hauptspindelkopf 5 kann entlang einer vorderen Oberfläche der Säule 4 aufwärts und abwärts bewegt werden und trägt drehbar die Hauptspindel, die innerhalb vorgesehen ist. Der Werkzeugwechsler 7 ist auf der rechten Seite des Hauptspindelkopfs 5 vorgesehen. Der Werkzeugwechsler 7 kann einen Werkzeughalter, der an dem oberen Ende der Hauptspindel angebracht ist, gegen einen anderen Werkzeughalter auswechseln. Der Werkzeughalter kann mit einem Werkzeug 6 versehen sein, Der Tisch 8 ist auf der Basis 1 vorgesehen, und das Werkstück kann entfernbar auf dem Tisch 8 befestigt werden. Die Säule 4 weist auf ihrer Seite der hinteren Oberfläche einen kastenartigen Steuerkasten 9 auf. Der Steuerkasten 9 enthält eine numerische Steuervorrichtung 50 zum Steuern der Tätigkeiten des Maschinenzentrums M.Next is the machine body 2 described. As in 1 is shown contains the machine body 2 a column 4 , a main spindle head 5 , a main spindle (not shown), a tool changer 7 and a table 8th , The pillar 4 is on an upper surface of a pillar pedestal 3 attached in a back part of the base 1 is provided and extends vertically upwards. The main spindle head 5 can along a front surface of the column 4 be moved up and down and rotatably supports the main spindle, which is provided inside. The tool changer 7 is on the right side of the main spindle head 5 intended. The tool changer 7 can replace a tool holder attached to the upper end of the main spindle with another tool holder. The tool holder can with a tool 6 Be provided, The table 8th is based 1 provided, and the workpiece can be removed on the table 8th be attached. The pillar 4 has on its side of the rear surface a box-like control box 9 on. The control box 9 contains a numerical control device 50 for controlling the activities of the machine center M.

Als nächstes wird ein Bewegungsmechanismus des Tischs 8 beschrieben. Ein x-Achsenmotor 71 (siehe 4) und ein y-Achsenmotor 72 (siehe 4), die Servomotoren sind, können den Tisch 8 in der x-Achsenrichtung (die horizontale Richtung des Maschinenkörpers 2 in 1) und in der y-Achsenrichtung (die Tiefenrichtung des Maschinenkörpers 2) bewegen. Der Bewegungsmechanismus des Tischs 8 ist wie folgt aufgebaut. Eine rechteckige festgeformte Tragbasis 10 ist auf der unteren Seite des Tischs 8 vorgesehen und weist auf ihrer oberen Oberfläche ein Paar von x-Achsenführungsschienen auf, die sich entlang der x-Achsenrichtung erstrecken. Das Paar von x-Achsenführungsschienen trägt bewegbar darauf den Tisch 8. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Mutternteil 8a auf der unteren Oberfläche des Tischs 8 vorgesehen. Das Mutternteil 8a ist mit einer x-Achsenschraubenwelle 81 verschraubt, die sich von dem x-Achsenmotor 71 erstreckt, wodurch ein Kugelspindelmechanismus vorgesehen wird. Ein festes Lager 91a, das an der Tragbasis 10 befestigt ist, trägt einen Endabschnitt 81a der x-Achsenschraubenwelle 81 an einer Seite näher zu dem x-Achsenmotor 71. Ein bewegbares Lager 91b trägt den entgegen gesetzten Endabschnitt 81b.Next is a moving mechanism of the table 8th described. An x-axis motor 71 (please refer 4 ) and a y-axis motor 72 (please refer 4 ), which are servomotors, can set the table 8th in the x-axis direction (the horizontal direction of the machine body 2 in 1 ) and in the y-axis direction (the depth direction of the machine body 2 ) move. The moving mechanism of the table 8th is structured as follows. A rectangular shaped support base 10 is on the bottom of the table 8th and has on its upper surface a pair of x-axis guide rails extending along the x-axis direction. The pair of x-axis guide rails movably carry the table 8th , As in 3 is shown is a nut part 8a on the bottom surface of the table 8th intended. The nut part 8a is with an x-axis screw shaft 81 bolted, different from the x-axis engine 71 extends, whereby a ball screw mechanism is provided. A solid camp 91a at the support base 10 fastened, carries an end section 81a the x-axis screw shaft 81 on one side closer to the x-axis motor 71 , A movable warehouse 91b carries the opposite end portion 81b ,

Ein Paar von y-Achsenführungsschienen, die auf der oberen Oberfläche der Basis 1 vorgesehen sind und sich entlang der Längsrichtung erstrecken, tragen bewegbar die Tragbasis 10 darauf. Der x-Achsenmotor 71, der in der Tragbasis 10 vorgesehen ist, kann den Tisch 8 in der x-Achsenrichtung entlang der x-Achsenführungsschienen bewegen und antreiben. Der y-Achsenmotor 72, der in der Basis 1 vorgesehen ist, kann den Tisch 8 in der y-Achsenrichtung entlang der y-Achsenführungsschienen bewegen und antreiben. Der y-Achsenbewegungsmechanismus weist den gleichen Kugelspindelmechanismus (siehe 3) auf wie der x-Achsenbewegungsmechanismus.A pair of y-axis guide rails resting on the top surface of the base 1 are provided and extend along the longitudinal direction, movably carry the support base 10 thereon. The x-axis motor 71 who is in the support base 10 is provided, can the table 8th move and drive in the x-axis direction along the x-axis guide rails. The y-axis engine 72 who is in the base 1 is provided, can the table 8th move and drive in the y-axis direction along the y-axis guide rails. The y-axis movement mechanism has the same ball screw mechanism (see 3 ) on how the x-axis movement mechanism.

Teleskopabdeckungen 11 und 12, die sich teleskopartig ausdehnen und zusammenziehen, bedecken die x-Achsenführungsschienen auf der linken und rechten Seite des Tischs 8. Eine Teleskopabdeckung 13 und eine hintere y-Achsenabdeckung bedecken die y-Achsenführungsschienen vor und hinter der Tragbasis 10. Diese Teleskopabdeckungen 11, 12 und 13 und die hintere y-Achsenabdeckung bedecken konstant die x-Achsenführungsschienen und die y-Achsenführungsschienen, selbst wenn sich der Tisch 8 in der x-Achsenrichtung oder in der y-Achsenrichtung bewegt. Daher verhindern die Teleskopabdeckungen 11, 12 und 13 und die hintere y-Achsenabdeckung, dass Späne, eine Kühlflüssigkeit usw., die von dem Maschinengebiet gespritzt oder verstreut werden, auf jede Führungsschiene fallen.telescopic covers 11 and 12 telescopically expanding and contracting cover the x-axis guide rails on the left and right sides of the table 8th , A telescope cover 13 and a rear y-axis cover covers the y-axis guide rails in front of and behind the support base 10 , These telescopic covers 11 . 12 and 13 and the rear y-axis cover constantly cover the x-axis guide rails and the y-axis guide rails even when the table is up 8th in the x-axis direction or in the y-axis direction. Therefore prevent the telescopic covers 11 . 12 and 13 and the rear y-axis cover that shavings, a cooling liquid, etc. sprayed or scattered from the machine area fall on each guide rail.

Als nächstes wird ein Anhebe-/Absenkmechanismus des Hauptspindelkopfs 5 beschrieben. Eine Führungsschiene (die Darstellung ist weggelassen), die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung auf einer Seite der vorderen Oberfläche der Säule 4 erstreckt, führt den Hauptspindelkopf 5 über eine lineare Führung (die Darstellung ist weggelassen) in einer Anhebe-/Absenkweise. Eine Mutter (die Darstellung ist weggelassen) verbindet den Hauptspindelkopf 5 mit einer z-Achsenschraubenwelle (die Darstellung ist weggelassen), die auf der Seite der vorderen Oberfläche der Säule 4 vorgesehen ist und sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstreckt. Ein z-Achsenmotor 73 (siehe 4) kann die z-Achsenschraubenwelle in der normalen und in der Rückwärtsrichtung drehen und antreiben, wodurch sich der Hauptspindelkopf 5 nach oben und unten bewegt. Ein z-Achsensteuerabschnitt kann den z-Achsenmotor 73 gemäß einem Steuersignal von einer CPU 51 der numerischen Steuervorrichtung 50 antreiben. Der z-Achsenmotor 73 wird angetrieben, wodurch sich der Hauptspindelkopf nach oben und nach unten bewegt und antreibt.Next, a raising / lowering mechanism of the main spindle head 5 described. A guide rail (the illustration is omitted) extending in the up and down direction on one side of the front surface of the pillar 4 extends, leads the main spindle head 5 via a linear guide (the illustration is omitted) in a raising / lowering way. A mother (the illustration is omitted) connects the main spindle head 5 with a z-axis screw shaft (the illustration is omitted), which is on the side of the front surface of the column 4 is provided and extends in the upward and downward direction. A z-axis engine 73 (please refer 4 ) can rotate and drive the z-axis screw shaft in the normal and in the reverse direction, resulting in the main spindle head 5 moved up and down. A z-axis control section may be the z-axis motor 73 in accordance with a control signal from a CPU 51 the numerical control device 50 drive. The z-axis engine 73 is driven, whereby the main spindle head moves up and down and drives.

Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Werkzeugwechsler 7 mit einem Werkzeugmagazin 14 und einem Werkzeugwechselarm 15 versehen. Das Werkzeugmagazin 14 kann eine Mehrzahl von Werkzeughaltern speichern, die das Werkzeug 6 halten. Der Werkzeugwechselarm 15 kann einen Werkzeughalter, der an der Hauptspindel angebracht ist, und einen anderen Werkzeughalter halten, vorschieben und austauschen. In dem Werkzeugmagazin 14 ist eine Mehrzahl von Werkzeugtöpfen (die Darstellung ist weggelassen) und ein Vorschubmechanismus (die Darstellung ist weggelassen) vorgesehen. Der Werkzeugtopf trägt den Werkzeughalter. Der Vorschubmechanismus schiebt den Werkzeugtopf in dem Werkzeugmagazin 14 vor.As in 1 and 2 is shown is the tool changer 7 with a tool magazine 14 and a tool change arm 15 Mistake. The tool magazine 14 can store a plurality of tool holders that hold the tool 6 hold. The tool change arm 15 can hold, advance and replace one tool holder attached to the main spindle and another tool holder. In the tool magazine 14 is a plurality of tool pots (the illustration is omitted) and a feed mechanism (the illustration is omitted) is provided. The tool pot carries the tool holder. The feed mechanism pushes the tool pot in the tool magazine 14 in front.

4 zeigt einen elektrischen Aufbau des Maschinenzentrums M. die Steuervorrichtung 50 als ein Steuerabschnitt enthält einen Mikrocomputer. Die Steuervorrichtung 50 ist mit einer Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 54, einer CPU 51, einem ROM 52, einem RAM 53, Spindelsteuerabschnitten 61a bis 64a und 75a, Servoverstärkern 61 bis 64, Differenziatoren 71b bis 74b usw. versehen. Die Servoverstärker 61 bis 64 sind entsprechend mit dem x-Achsenmotor 71, dem y-Achsenmotor 72, dem z-Achsenmotor 73 und dem Hauptspindelmotor 74 verbunden. Der Spindelsteuerabschnitt 75a ist mit einem Magazinmotor 75 verbunden. 4 shows an electrical structure of the machine center M. the control device 50 as a control section includes a microcomputer. The control device 50 is with an input / output interface 54 , a CPU 51 , a ROM 52 , a ram 53 , Spindle control sections 61a to 64a and 75a , Servo amplifiers 61 to 64 , Differentiators 71b to 74b etc. provided. The servo amplifiers 61 to 64 are consistent with the x-axis motor 71 , the y-axis motor 72 , the z-axis motor 73 and the main spindle motor 74 connected. The spindle control section 75a is with a magazine engine 75 connected.

Der x-Achsenmotor 71 und der y-Achsenmotor 72 sind entsprechend zum Bewegen des Tischs in der x-Achsenrichtung bzw. der y-Achsenrichtung vorgesehen. Der Magazinmotor 75 ist zum Drehen und Bewegen des Werkzeugmagazins 14 vorgesehen. Der Hauptspindelmotor 74 ist zum Drehen der Hauptspindel vorgesehen. Hier im Folgenden werdend der x-Achsemotor 71, der y-Achsenmotor 72, der z-Achsenmotor 73 und der Hauptspindelmotor 74 gemeinsam als die Motoren 71 bis 74 bezeichnet. Diese Motoren 71 bis 74 weisen entsprechend Codierer 71a bis 74a auf.The x-axis motor 71 and the y-axis motor 72 are respectively provided for moving the table in the x-axis direction and the y-axis direction. The magazine engine 75 is for turning and moving the tool magazine 14 intended. The main spindle motor 74 is for turning the main spindle see. Hereinafter, the x-axis motor 71 , the y-axis engine 72 , the z-axis motor 73 and the main spindle motor 74 together as the engines 71 to 74 designated. These engines 71 to 74 indicate according to encoder 71a to 74a on.

Die Spindelstangenabschnitte 61a bis 64a können jeweils einen Bewegungsbefehlsbetrag von der CPU 51 empfangen und einen Strombefehl (einen Befehlswert eines Motordrehmoments) an jeden der Servoverstärker 61 bis 64 ausgeben. Die Servoverstärker 61 bis 64 können jeweils den Strombefehl empfangen und einen Antriebsstrom an jeden der Motoren 71 bis 74 ausgeben. Die Spindelsteuerabschnitte 61a bis 64a können jeweils ein Positionsrückkopplungssignal von jedem der Codierer 71a bis 74a empfangen zum Ausführen einer Positionsrückkopplungssteuerung. Die Differenziatoren 71b bis 74b können jeweils das Positionsrückkopplungssignal, das von jedem der Codierer 71a bis 74a ausgegeben ist, differenzieren zum Umwandeln der differenzierten Positionsrückkopplungssignale in Geschwindigkeitsrückkopplungssignale, und somit die Geschwindigkeitsrückkopplungssignale zu den Spindelsteuerabschnitten 61a bis 64a ausgeben.The spindle rod sections 61a to 64a can each have a move instruction amount from the CPU 51 receive and a current command (a command value of a motor torque) to each of the servo amplifiers 61 to 64 output. The servo amplifiers 61 to 64 can each receive the current command and a drive current to each of the motors 71 to 74 output. The spindle control sections 61a to 64a may each have a position feedback signal from each of the encoders 71a to 74a received to perform a position feedback control. The differentiators 71b to 74b may each be the position feedback signal from each of the encoders 71a to 74a is output, differentiate to convert the differentiated position feedback signals into velocity feedback signals, and thus the velocity feedback signals to the spindle control sections 61a to 64a output.

Die Spindelsteuerabschnitte 61a bis 64a können jeweils die Geschwindigkeitsrückkopplungssteuerung auf der Grundlage des Geschwindigkeitsrückkopplungssignals ausführen, das von jedem der Differenziatoren 71b bis 74b ausgegeben wird. Stromdetektoren 61b bis 64b können entsprechend den Antriebsstrom erfassen, der von den Servoverstärkern 61 bis 64 an die Motoren 71 bis 74 ausgegeben wird. Die Stromdetektoren 61b bis 64b können entsprechend den Antriebsstrom zu den Spindelsteuerabschnitten 61a bis 64a rückkoppeln. Die Spindelsteuerabschnitte 61a bis 64a können entsprechend eine Strom-(Drehmoment-)Steuerung als Reaktion auf den rückgekoppelten Antriebsstrom ausführen.The spindle control sections 61a to 64a may each perform the speed feedback control based on the speed feedback signal from each of the differentiators 71b to 74b is issued. current detectors 61b to 64b can correspondingly capture the drive current coming from the servo amplifiers 61 to 64 to the engines 71 to 74 is issued. The current detectors 61b to 64b can according to the drive current to the spindle control sections 61a to 64a rückkoppeln. The spindle control sections 61a to 64a can accordingly perform a current (torque) control in response to the feedback drive current.

Der Spindelsteuerabschnitt 75a kann den Bewegungsbefehl von der CPU 51 zum Antreiben des Magazinmotors 75 empfangen.The spindle control section 75a can get the motion command from the CPU 51 for driving the magazine engine 75 receive.

Der RAM 53 kann z. B. einen Parameter, der mit einem mechanischen Aufbau verknüpft ist, einen Parameter, der mit physikalischen Eigenschaften verknüpft ist, und Wärmeverteilungskoeffizienten (Rate) ηN, ηB speichern, die später beschrieben werden. Beispiele des Parameters, der mit dem mechanischen Aufbau verknüpft ist, enthalten eine Länge und einen Durchmesser der Schraubenwelle 81 und eine später zu beschreibende Referenzposition. Beispiele des Parameters, der mit den physikalischen Eigenschaften verknüpft ist, enthalten eine Dichte, eine spezifische Wärme, einen linearen Expansionskoeffizienten, eine Wärmekapazität, einen Wärmeübertragungskoeffizienten und γ, das in den Formeln (3) (4) benutzt wird, die später zu beschreiben sind. Wie in 6 gezeigt ist, weist der RAM 53 ein Datengebiet, das Wärmewerte (in der Zeichnung als „CV” abgekürzt) entsprechend zu den Abschnitten 1 bis n eines Mutterbewegungsabschnitts speichert, die später zu beschreiben sind, ein Datengebiet entsprechend zu einem gesamten Wärmewert und ein Datengebiet entsprechend zu einer Gesamtdrehgeschwindigkeit des Servomotors auf.The RAM 53 can z. For example, a parameter associated with a mechanical structure, a parameter associated with physical properties, and heat dissipation coefficients (rate) η N , η B , which will be described later. Examples of the parameter associated with the mechanical structure include a length and a diameter of the screw shaft 81 and a reference position to be described later. Examples of the parameter associated with the physical properties include a density, a specific heat, a linear expansion coefficient, a heat capacity, a heat transfer coefficient and γ used in the formulas (3) (4) to be described later , As in 6 shown points the RAM 53 a data area storing thermal values (abbreviated to "CV" in the drawing) corresponding to sections 1 to n of a mother moving section to be described later, a data area corresponding to a total heat value and a data area corresponding to a total rotational speed of the servomotor.

Als nächstes wird eine Beschreibung über ein Verfahren zum Berechnen eines thermischen Verschiebungsbetrags gegeben, das in der numerischen Steuerung des Maschinenzentrums M benutzt wird. Zur Erleichterung wird ein Kugelspindelmechanismus einer x-Achse als ein Bespiel beschriebe, grundsätzlich ist dasselbe auch richtig für einen Kugelspindelmechanismus einer y-Achse und einen Kugelspindelmechanismus einer z-Achse. Bei diesem Berechnungsverfahren werden die Wärmewerte von drei Bereichen der Schraubenwelle, d. h. eines vorderen Lagerabschnitts, eines Mut terbewegungsabschnitts und eines hinteren Lagerabschnitts erhalten. Der Mutterbewegungsabschnitt ist in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt. Der Wärmewert eines jeden der Mehrzahl von Abschnitten wird erhalten.When Next, a description will be made about a method for calculating a thermal shift amount, the is used in the numerical control of the machine center M. To facilitate a ball screw mechanism of an x-axis as an example, basically the same thing also correct for a ball screw mechanism of a y-axis and a ball screw mechanism of a z-axis. In this calculation method the heat values of three areas of the propeller shaft, d. H. a front bearing portion, a mother terbewegungsabschnitts and a rear bearing section. The mothers move section is divided into a plurality of sections. The heat value Each of the plurality of sections is obtained.

(Berechnung des gesamten Wärmewerts)(Calculation of the total heat value)

Wie in 5 gezeigt ist, ist der Mutterbewegungsabschnitt, dessen Länge durch L dargestellt ist, in n Abschnitt unterteilt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Abschnitt, in dem die Mutter vorhanden ist, für jede feste Zeit (z. B. 50 ms) bestimmt, und der Wärmewert (ein erster Wärmewert) wird von einer tatsächlichen Drehgeschwindigkeit (Vorschubgeschwindigkeit) des Servomotors erhalten. Der erhaltene Wärmewert wird in dem Datengebiet des RAM 53 gespeichert. Der Wärmewert kann unter Benutzung der folgenden Formel berechnet werden: Q = K1 × FT (1)worin Q den Wärmewert darstellt, F die Vorschubgeschwindigkeit darstellt und K1 und T entsprechende Koeffizienten darstellen.As in 5 is shown, the mother moving portion whose length is represented by L, divided into n section. In the present embodiment, the portion in which the nut is present is determined every fixed time (for example, 50 ms), and the calorific value (a first calorific value) is obtained from an actual rotational speed (feed rate) of the servomotor. The obtained heat value is in the data area of the RAM 53 saved. The calorific value can be calculated using the following formula: Q = K 1 × F T (1) where Q represents the heat value, F represents the feed rate and K 1 and T represent corresponding coefficients.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Wärmewert aufgrund der Bewegung der Mutter in jedem Abschnitt für jede feste Zeit während einer festen Dauer berechnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Wärmewert 128 mal für jede 50 ms während einer Dauer von 6400 ms berechnet. Die berechneten Werte werden für jeden Abschnitt aufsummiert und die Summe in dem Datengebiet des RAM 53 entsprechend zu jedem der Abschnitte 1 bis n gespeichert. Der RAM 53 speichert auch einen Gesamtwärmewert QTTL, der die Summe der Wärmewerte 1 bis n in den Abschnitten 1 bis n ist, die in der Dauer von 6400 ms erzeugt sind, und einer Gesamtdrehgeschwindigkeit NTTL in anderen Datengebieten.In the present embodiment, the calorific value due to the motion of the nut in each section is calculated for each fixed time during a fixed period. In the present embodiment, the calorific value becomes 128 calculated for every 50 ms for a duration of 6400 ms. The calculated values are summed for each section and the sum in the data area of the RAM 53 stored corresponding to each of the sections 1 to n. The RAM 53 Also stores a total heat value Q TTL , which is the sum of the heat values 1 to n in the sections 1 to n, which are generated in the duration of 6400 ms, and a total rotation speed N TTL in other data areas.

(Verteilung des Gesamtwärmewerts: 1)(Distribution of total heat value: 1)

Das vorliegende Verfahren des Verteilens des Gesamtwärmewerts QTTL basiert auf der Grundlage des gleichen Verfahrens, wie es in der JP 1992-240 045 A offenbart ist. Genauer, es wird angenommen, dass es keine Wärmeübertragung zwischen dem Mutterbewegungsabschnitt, dem vorderen Lagerabschnitt und dem hinteren Lagerabschnitt gibt, und dass diese Bereiche thermisch und ungefähr unabhängig voneinander sind. Zusätzlich wird angenommen, dass ein Verhältnis des Wärmewerts von jeder Wärmequelle in Bezug auf den Gesamtwärmewert im Wesentlichen konstant ist, unabhängig von der Änderung in der Vorschubgeschwindigkeit.The present method of distributing the total heat value Q TTL is based on the same method as that described in US Pat JP 1992-240 045 A is disclosed. More specifically, it is assumed that there is no heat transfer between the nut moving portion, the front bearing portion and the rear bearing portion, and that these portions are thermal and approximately independent of each other. In addition, it is considered that a ratio of the heat value of each heat source with respect to the total heat value is substantially constant regardless of the change in the feed speed.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden auf der Grundlage des obigen Verfahrens ein Wärmewert QN eines Bewegungsabschnitts und ein Wärmewert QB eines hinteren Lagerabschnitts aus der folgenden Formel berechnet: QN = ηN × QTTL QB = ηB × QTTL worin das Verhältnis ηN ein Verhältnis des Wärmewerts des Mutterbewegungsabschnitts zu dem Gesamtwärmewert darstellt und das Verhältnis ηB ein Verhältnis des Wärmewerts des hinteren Lagerabschnitts zu dem Gesamtwärmewert darstellt. Wie bei dem obigen Verfahren erwähnt ist, sind die Verhältnisse ηN und ηB fest. Daher können QN und QB mit einer tatsächlichen Maschine gemessen werden, und die Verhältnisse ηN und ηB können zuvor berechnet werden.In the present embodiment, based on the above method, a calorific value Q N of a moving portion and a calorific value Q B of a rear bearing portion are calculated from the following formula: Q N = η N × Q TTL Q B = η B × Q TTL wherein the ratio η N represents a ratio of the heat value of the nut moving portion to the total heat value, and the ratio η B represents a ratio of the heat value of the rear bearing portion to the total heat value. As mentioned in the above method, the ratios η N and η B are fixed. Therefore, Q N and Q B can be measured with an actual engine, and the ratios η N and η B can be previously calculated.

(Verteilung des Wärmewerts für jeden Abschnitt des Mutterbewegungsabschnitts)(Distribution of the heat value for each section of the mother's movement section)

Als nächstes wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Wärmewert für jeden Abschnitt des Mutterbewegungsabschnitts erhalten. Der in dem RAM 53 gespeicherte Wärmewert ist ein Gesamtbetrag des Wärmewerts, der für jede 50 ms für die Dauer von 6400 ms berechnet wird. Daher wird ein mittlerer Wärmewert für jede 50 ms für jeden Abschnitt erhalten, und danach werden die Existenzwahrscheinlichkeiten X1, ..., Xi, ... und Xn der Mutter in jedem Abschnitt aus dem mittleren Wärmewert und dem Gesamtwärmewert QTTL berechnet, indem die folgende Formel benutzt wird:Next, in the present embodiment, the calorific value is obtained for each portion of the nut moving portion. The one in the RAM 53 stored heat value is a total of the heat value calculated for every 50 ms for the duration of 6400 ms. Therefore, a mean heat value is obtained every 50 ms for each section, and thereafter the existence probabilities X 1 , ..., X i , ..., and X n of the nut in each section are calculated from the average heat value and the total heat value Q TTL by using the following formula:

Figure 00220001
Figure 00220001

Nachdem die Existenzwahrscheinlichkeiten X1, ..., Xi, ... und Xn der Mutter in jedem Abschnitt erhalten sind, werden die Verteilungswärmewerte QN1, ..., QNi, ... und QNn, die für jeden der Abschnitte 1 bis n zu verteilen sind, aus den Existenzwahrscheinlichkeiten und den Wärmewerten QN des Mutterbewegungsabschnitts berechnet, indem die folgenden Formeln benutzt werden:

Figure 00220002
Figure 00230001
After the existence probabilities X 1 ,..., X i ,..., And X n of the mother in each section are obtained, the distribution heat values Q N1 ,..., Q Ni ,..., And Q Nn are given for each of the portions 1 to n are calculated from the existence probabilities and the heat values Q N of the mother motion portion by using the following formulas:
Figure 00220002
Figure 00230001

(Verteilung des Gesamtwärmewerts: 2)(Distribution of total heat value: 2)

Als nächstes wird ein Wärmewert QF des vorderen Lagers berechnet. Der Wärmewert QF des vorderen Lagerabschnitts wird einer Wärmeeingabe aufgrund einer Temperaturzunahme in dem Servomotor zugeordnet. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur eines Körpers des Servomotors berechnet. Dann kann ein Betrag der Wärmeeingabe an dem Endabschnitt der Schraubenwelle, d. h. der Wärmewert QF des vorderen Lagers (ein zweiter Wärmebetrag) erhalten werden aus einer Differenz zwischen der berechneten Temperatur des Servomotorkörpers und der Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle.Next, a heat value Q F of the front bearing is calculated. The calorific value Q F of the front bearing portion is associated with heat input due to an increase in temperature in the servomotor. Therefore, in the present embodiment, the temperature of a body of the servomotor is calculated. Then, an amount of heat input at the end portion of the screw shaft, ie, the heat value Q F of the front bearing (a second heat amount) may be obtained from a difference between the calculated temperature of the servo motor body and the temperature of the end portion of the screw shaft.

Ein Verfahren des Berechnens der Temperatur des Servomotorkörpers wird beschrieben. Die Temperaturänderung in dem Servomotor in einem Fall, in dem die Drehgeschwindigkeit des Servomotors und der Antriebsstrom konstant sind, wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Wenn der Antrieb des Maschinenzentrums M gestartet wird, wird eine Motorkörpertemperatur θM erhöht, eine Kurve 150 wird gezeichnet, und ist bei einer festen Temperatur gesättigt. Die Temperatur bei Sättigung wird als eine Sättigungstemperatur L1a bezeichnet. Die Sättigungstemperatur L1a kann durch die folgende Formel dargestellt werden: L1a = K2 × ω + K3 × i2 (2) worin K2 und K3 entsprechend eine Konstante spezifisch für den Servomotor darstellen, ω eine Motordrehgeschwindigkeit ist und i ein Treiberstrom des Servomotors ist.A method of calculating the temperature of the servo motor body will be described. The temperature change in the servomotor in a case where the rotational speed of the servomotor and the drive current are constant will be explained with reference to FIG 7 described. When the drive of the engine center M is started, an engine body temperature θ M is increased, a curve 150 is drawn, and is saturated at a fixed temperature. The temperature at saturation is referred to as a saturation temperature L 1a . The saturation temperature L 1a can be represented by the following formula: L 1a = K 2 × ω + K 3 × i 2 (2) wherein K 2 and K 3 respectively represent a constant specific to the servomotor, ω is a motor rotation speed, and i is a drive current of the servomotor.

Die Kurve 150, die die Zunahme der Motorkörpertemperatur θM darstellt, kann durch die folgende Formel dargestellt werden: ΘM = L1a × {1 – exp(–γ × t)} (3)worin γ eine Konstante spezifisch für den Servomotor darstellt und t eine Zeit darstellt, die von dem Start des Antriebs abläuft. Wenn das Maschinenzentrum M gestoppt wird, nachdem die Motorkörpertemperatur ΘM die Sättigungstemperatur L1a erreicht hat (zu der Zeit, wenn t = 8 Stunden in 7), kann die Motorkörpertemperatur ΘM abnehmen, eine Kurve 151 wird gezeichnet. Die Kurve 151 kann durch die folgende Formel dargestellt werden: ΘM = L1a × exp(–γ × t) (4)worin γ eine Konstante spezifisch für den Servomotor darstellt und t eine Zeit darstellt, die von dem Stopp des Antriebs abläuft.The curve 150 representing the increase in engine body temperature θ M can be represented by the following formula: Θ M = L 1a × {1 - exp (-γ × t)} (3) where γ represents a constant specific to the servomotor and t represents a time elapsing from the start of the drive. When the engine center M is stopped after the engine body temperature Θ M has reached the saturation temperature L 1a (at the time when t = 8 hours in) 7 ), the engine body temperature can decrease Θ M , a curve 151 is drawn. The curve 151 can be represented by the following formula: Θ M = L 1a × exp (-γ × t) (4) where γ represents a constant specific to the servo motor and t represents a time elapsing from the stop of the drive.

Eine Motorkörpertemperatur ΘM1a, nachdem „a” Minuten von dem Start des Antriebs des Maschinenzentrums M vergangen sind, kann durch die folgende Formel auf der Grundlage der Formel (3) dargestellt werden: ΘM1a = L1a × {1 – exp(–γ × a/60)}. An engine body temperature Θ M1a after "a" minutes passed from the start of the engine center M drive can be represented by the following formula based on the formula (3): Θ M1a = L 1a × {1 - exp (-γ × a / 60)}.

Eine Motorkörpertemperatur ΘM-1a, nachdem ”a” Minuten von dem Stopp des Antriebs des Maschinenzentrums M vergangen sind, kann durch die folgende Formel auf der Grundlage der Formel (4) dargestellt werden: ΘM-1a = L1a × exp(–γ × a/60). An engine body temperature Θ M-1a after "a" minutes passed from the stop of the engine center M drive can be represented by the following formula based on the formula (4): Θ M-1a = L 1a × exp (-γ × a / 60).

Bis jetzt ist die Temperaturänderung in dem Servomotor beschrieben worden unter der Annahme, dass die Drehgeschwindigkeit des Servomotors und der Treiberstrom konstant sind. Die Drehgeschwindigkeit und der Treiberstrom des Servomotors brauchen jedoch nicht immer bei dem tatsächlichen Antrieb des Maschinenzentrums M konstant zu sein. Insbesondere brauchen bei einem Übergangszustand an dem anfänglichen Betriebszustand die Drehgeschwindigkeit und der Treiberstrom nicht konstant zu sein. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Sättigungstemperatur des Servomotors unter Benutzung der Formel (2) von einer tatsächlichen Drehgeschwindigkeit und einem tatsächlichen Treiberstrom (insbesondere jeder Durchschnittswert der Drehgeschwindigkeit und des Treiberstroms, die während 50 ms gemessen werden) für jede vorbestimmte abgelaufene Zeit (insbesondere 6400 ms) genommen. Die Temperaturänderung in dem Servomotorkörper wird dann unter Benutzung der Formeln (3) und (4) von der Sättigungstemperatur und der abgelaufenen Zeit erhalten. Die erhaltenen Temperaturänderungen werde zusammenaddiert, wodurch die tatsächliche Temperatur des Servomotorkörpers berechnet werden kann.To now the temperature change in the servo motor is described been assuming that the rotational speed of the servomotor and the drive current are constant. The rotational speed and the Driver power of the servomotor, however, do not always need in the actual drive of the machine center M constant to be. In particular, need in a transient state at the initial operating state, the rotational speed and the drive current is not constant. Therefore, at the present embodiment, the saturation temperature of the servomotor using formula (2) from an actual one Rotational speed and an actual drive current (In particular, each average value of the rotational speed and of the drive current measured during 50 ms) for every predetermined elapsed time (in particular 6400 ms) is taken. The temperature change in the servo motor body then becomes the saturation temperature using formulas (3) and (4) and the elapsed time. The temperature changes obtained will be added together, reducing the actual temperature of the servo motor body can be calculated.

Ein Verfahren des Berechnens der tatsächlichen Temperatur des Servomotorkörpers wird unten unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass Zeiten t1, t2 und ... (Minuten) von dem Start des Antreibens des Maschinenzentrums M vergangen sind. Es wird nämlich jede Dauer zwischen den Zeiten 0, t1, t2 und ... als die abgelaufene Zeit bei jeder Verarbeitung betrachtet.A method of calculating the actual temperature of the servo motor body will be described below with reference to FIG 8th described. In the following description, it is assumed that times t1, t2 and ... (minutes) have elapsed from the start of driving the machine center M. Namely, each time between times 0, t1, t2, and... Is considered as the elapsed time in each processing.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird angenommen, dass die Motorkörpertemperatur ΘM gemäß der Formel (3) während der abgelaufenen Zeit zunimmt und danach gemäß der Formel (4) abnimmt. Wie in 8A gezeigt ist, nimmt die Motorkörpertemperatur ΘMt1 auf der Grundlage der abgelaufenen Zeit zwischen den Zeiten 0 und t1 von der Zeit 0 bis zu der Zeit t1 zu und nimmt dann ab, nachdem die Zeit t1 vergangen ist, wodurch eine Kurve 301 gezeichnet wird. Ein Wert ΘMt1-1 zu der Zeit t1 der Motorkörpertemperatur ΘMt1 kann wie folgt gemäß der Formel (3) berechnet werden: ΘMt1-1 = Lt1 × {i – exp(–γ × t1/60)}worin Lt1 eine Sättigungstemperatur darstellt, die aus der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit und dem tatsächlichen Treiberstrom des Servomotors zwischen der Zeit 0 und der Zeit t1 erhalten ist. Die Motorkörpertemperatur ΘMt1 nimmt gemäß der Formel (4) nach der Zeit t1 ab, und daher kann ein Wert ΘMt1-2 zu der Zeit t2 der Motorkörpertemperatur ΘMt1 wie folgt berechnet werden: ΘMt1-2 = ΘMt1-1 × exp{–γ × (t2 – t1)/60}. In the present embodiment, it is assumed that the engine body temperature Θ M according to the formula (3) increases during the elapsed time and thereafter decreases according to the formula (4). As in 8A is shown, the engine body temperature Θ Mt1 increases on the basis of the elapsed time between the times 0 and t1 from the time 0 to the time t1, and then decreases after the time t1 has passed, thereby forming a curve 301 is drawn. A value Θ Mt1-1 at the time t1 of the engine body temperature Θ Mt1 can be calculated as follows according to the formula (3): Θ Mt1-1 = L t1 × {i - exp (-γ × t1 / 60)} where L t1 represents a saturation temperature obtained from the actual rotational speed and the actual drive current of the servomotor between time 0 and time t1. The engine body temperature Θ Mt1 decreases according to the formula (4) after the time t1, and therefore, a value Θ Mt1-2 at the time t2 of the engine body temperature Θ Mt1 can be calculated as follows: Θ Mt1-2 = Θ Mt1-1 × exp {-γ × (t 2 -t 1) / 60}.

Entsprechend können die Werte ΘMt1-3 und ΘMt1-4 zu den Zeiten t3 und t4 der Motorkörpertemperatur ΘMt1 entsprechend wie folgt berechnet werden: ΘMt1-3 = ΘMt1-1 × exp{–γ × (t3 – t1)/60} ΘMt1-4 = ΘMt1-1 × exp{–γ × (t4 – t1)/60}. Accordingly, the values Θ Mt1-3 and Θ Mt1-4 at the times t3 and t4 of the engine body temperature Θ Mt1 can be calculated as follows: Θ Mt1-3 = Θ Mt1-1 × exp {-γ × (t3-t1) / 60} Θ Mt1-4 = Θ Mt1-1 × exp {-γ × (t4-t1) / 60}.

Wie in 8B gezeigt ist, nimmt die Motorkörpertemperatur ΘMt2 auf der Grundlage der abgelaufenen Zeit zwischen den Zeiten t1 und t2 von der Zeit t1 zu der Zeit t2 zu und nimmt dann ab, nachdem die Zeit t2 abgelaufen ist, wodurch eine Kurve 302 gezeichnet wird. Die Sättigungstemperatur Lt2 kann aus der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit und dem tatsächlichen Treiberstrom des Servomotors zwischen den Zeiten t1 und t2 berechnet werden. Daher können die Motorkörpertemperaturen ΘMt2-1, ΘMt2-2 und ΘMt2-3 zu den Zeiten t2, t3 und t4 entsprechend unter Benutzung der Formeln (3) und (4) berechnet werden: ΘMt2-1 = Lt2 × [1 – exp{–γ × (t2 – t1)/60}] ΘMt2-2 = ΘMt2-1 × exp(–γ × (t3 – t2)/60} ΘMt2-3 = ΘMt2-1 × exp{–γ × (t4 – t2)/60}. As in 8B is shown, the engine body temperature Θ Mt2 increases on the basis of the elapsed time between the times t1 and t2 from the time t1 to the time t2, and then decreases after the time t2 has elapsed, thereby forming a curve 302 is drawn. The saturation temperature L t2 can be calculated from the actual rotational speed and the actual drive current of the servomotor between times t1 and t2. Therefore, engine body temperatures Θ Mt2-1 , Θ Mt2-2, and Θ Mt2-3 at times t2, t3, and t4 can be respectively calculated by using formulas (3) and (4). Θ Mt2-1 = L t2 × [1 -exp {-γ × (t2-t1) / 60}] Θ Mt2-2 = Θ Mt2-1 × exp (-γ × (t3-t2) / 60} Θ Mt2-3 = Θ Mt2-1 × exp {-γ × (t4-t2) / 60}.

Wie in 8C gezeigt ist, nimmt die Motorkörpertemperatur ΘMt3 auf der Grundlage der abgelaufenen Zeit zwischen den Zeiten t2 und t3 von Zeit t2 zu der Zeit t3 zu und nimmt dann ab, nachdem die Zeit t3 abgelaufen ist, wodurch eine Kurve 303 gezeichnet wird. Die Motorkörpertemperatur ΘMt3-1, Θmt3-2 und ΘMt3-3 zu den Zeiten t3, t4 und t5 können entsprechend berechnet werden wie in dem Fall von ΘMt1 und ΘMt2.As in 8C is shown, the engine body temperature Θ Mt3 increases on the basis of the elapsed time between times t2 and t3 from time t2 to time t3, and then decreases after time t3 has elapsed, thereby forming a curve 303 is drawn. The engine body temperature Θ Mt3-1 , Θ mt3-2 and Θ Mt3-3 at times t3, t4 and t5 can be calculated as in the case of Θ Mt1 and Θ Mt2, respectively .

Die Werte der Motorkörpertemperaturen ΘMt1, ΘMt2, ΘMt3 und ... zu jeder Zeit, die, wie oben beschrieben, berechnet sind, werden zum Berechnen der tatsächlichen Motortemperatur Θ addiert. Es sei z. B. angenommen, dass die Motorkörpertemperaturen ΘMt1, ΘMt2 und ΘMt3, wie sie durch die Kurven 301, 302 und 303 dargestellt sind (siehe 8A bis 8C), auf der Grundlage von jeder abgelaufenen Zeit für die Zeiten t1, t2, t3 und ... berechnet werden. In solch einem Fall ist ein Wert X1 zu der Zeit t1 der Motorkörpertemperatur Θ ist gleich ΘMt1-1. Ein Wert X2 zu der Zeit t2 der Motorkörpertemperatur Θ ist gleich ΘMt1-2 + ΘMt2-1. Ein Wert X3 zu der Zeit t3 der Motorkörpertemperatur Θ ist gleich ΘMt1-3 + ΘMt2-2 + ΘMt3-1. Entsprechend kann die Motorkörpertemperatur Θ zu jeder Zeit berechnet werden. Als Resultat kann die Motorkörpertemperaturänderung erhalten werden, wie sie durch eine Kurve 304 (siehe 8D) dargestellt ist.The values of engine body temperatures Θ Mt1 , Θ Mt2 , Θ Mt3 and ... at any time, as described above ben, are added to calculate the actual engine temperature Θ. It is z. For example, assume that the engine body temperatures Θ Mt1 , Θ Mt2 and Θ Mt3 , as indicated by the curves 301 . 302 and 303 are shown (see 8A to 8C ), on the basis of each elapsed time for times t1, t2, t3 and .... In such a case, a value X 1 at the time t1 of the engine body temperature Θ is equal to Θ Mt1-1 . A value X 2 at the time t2 of the engine body temperature Θ is equal to Θ Mt1-2 + Θ Mt2-1 . A value X 3 at time t3 of engine body temperature Θ is equal to Θ Mt1-3 + Θ Mt2-2 + Θ Mt3-1 . Accordingly, the engine body temperature Θ can be calculated at any time. As a result, the engine body temperature change can be obtained as indicated by a curve 304 (please refer 8D ) is shown.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Wärmewert QF des vorderen Lagers unter Benutzung der Motorkörpertemperatur Θ berechnet, die, wie oben beschrieben wurde, berechnet ist, gemäß der folgenden Formel (5): QF = K4(Θ – Θs) (5)worin K4 einen Koeffizienten darstellt und Θs die Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle auf der Servomotorseite (der Endabschnitt 81a in dem Beispiel von 3) darstellt.In the present embodiment, the calorific value Q F of the front bearing is calculated by using the engine body temperature Θ calculated as described above, according to the following formula (5): Q F = K 4 (Θ - Θ s ) (5) wherein K 4 represents a coefficient and Θ s the temperature of the end portion of the screw shaft on the servomotor side (the end portion 81a in the example of 3 ).

(Berechnung der Temperaturverteilung)(Calculation of the temperature distribution)

Nachdem der Wärmewert für jede Wärmequelle, wie oben beschrieben, berechnet worden ist, berechnet die CPU 51 die Temperaturverteilung aus den Wärmewerten. Die Temperaturverteilung kann erhalten werden durch Lösen der folgenden Gleichung der Wärmeleitung im nicht-stationären Gewichtszustand unter den anfänglichen Bedingungen von {θ}t = 0 und d{θ}/dtt = 0: [C] d{θ}/dt + [H]{θ} + {Q} = 0 (6) worin [C] eine Wärmekapazitätsmatrix darstellt, [H] eine Wärmeleitungsmatrix darstellt, {θ} die Temperaturverteilung darstellt, {Q} den Wärmewert darstellt und t eine Zeit darstellt.After the heat value for each heat source has been calculated as described above, the CPU calculates 51 the temperature distribution from the heat values. The temperature distribution can be obtained by solving the following equation of the heat conduction in the non-stationary weight state under the initial conditions of {θ} t = 0 and d {θ} / dt t = 0 : [C] d {θ} / dt + [H] {θ} + {Q} = 0 (6) where [C] represents a heat capacity matrix, [H] represents a heat conduction matrix, {θ} represents the temperature distribution, {Q} represents the heat value, and t represents a time.

Genauer, der Antrieb des Maschinenzentrums M wird gestartet (t = 0), und die Temperaturverteilung, wenn die Zeit t1, t2 und ... (Minuten) vergangen ist, wird berechnet.More accurate, the drive of the machine center M is started (t = 0), and the temperature distribution when the time t1, t2 and ... (minutes) has passed is calculated.

Wenn der Mutterbewegungsabschnitt in Abschnitte unterteilt ist, wie in 5 gezeigt ist, kann die Temperatur von jedem Abschnitt und der Wärmewert, der für jeden Abschnitt eingegeben wird, dargestellt werden, wie in 9 gezeigt ist. Die folgende Formel (7) kann wie folgt dargestellt werden, indem 9 benutzt wird:

Figure 00290001
When the mother moving section is divided into sections, as in FIG 5 4, the temperature of each section and the calorific value input for each section can be represented as in FIG 9 is shown. The following formula (7) can be represented as follows by 9 is used:
Figure 00290001

Die Temperaturverteilung {θ} von jedem Abschnitt der Schraubenwelle zu der Zeit t0 und die Motorkörpertemperatur Θ sind bereits bekannt. Daher kann der wärmewert QF des vorderen Lagers aus der Formel (5) berechnet werden. Die Verteilungswärmewerte QN1 bis QNn in jedem Abschnitt des Mutterbewegungsabschnitts und der Wärmewert QB des hinteren Lagers können auch aus der Formel (1) erhalten werden. Die berechneten Werte werden der rechten Seite der Formel (7) zugeordnet. D. h., wie in 10 gezeigt ist, kann die Rate (d{θ}t = 0/dt), d. h. eine Neigung der Temperaturzunahme in jedem Abschnitt der Schraubenwelle, erhalten werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Temperatur {θ} in jedem Abschnitt bei t = t1 berechnet werden auf der Grundlage der erhaltenen Neigung, indem die folgende Formel benutzt wird: {θ}t = t1 = {θ}t = 0 + (d{8}t = 0/dt) × t1. The temperature distribution {θ} of each section of the screw shaft at the time t0 and the engine body temperature Θ are already known. Therefore, the heat value Q F of the front bearing can be calculated from the formula (5). The distribution heat values Q N1 to Q Nn in each section of the nut moving section and the calorific value Q B of the rear bearing can also be obtained from the formula (1). The calculated values are assigned to the right side of formula (7). That is, as in 10 2 , the rate (d {θ} t = 0 / dt), that is, a slope of the temperature increase in each section of the screw shaft can be obtained. In the present embodiment, the temperature {θ} in each section can be calculated at t = t1 based on the obtained inclination by using the following formula: {Θ} t = t1 = {θ} t = 0 + (d {8} t = 0 / dt) × t1.

Weiter kann QF zu t = t1 gemäß der Formel (5) berechnet werden aus der Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle TS von {θ}t = t1 und der Motorkörpertemperatur Θ, die unter Benutzung der Formeln (3) und (4) berechnet ist. Der berechnete Wert wird dann der Formel (7) zugeordnet, wodurch d{θ}t = t1/dt erhalten werden kann. Als Resultat kann die Temperatur an jedem Abschnitt zu t = t2 aus der folgenden Formel berechnet werden: {θ}t = t2 = {θ}t = t1 + (d{θ}t = t1/dt) × (t2 – t1). Further, Q F at t = t1 can be calculated according to the formula (5) from the temperature of the end portion of the propeller shaft T S of {θ} t = t1 and the engine body temperature Θ calculated using the formulas (3) and (4) is. The calculated value is then assigned to the formula (7), whereby d {θ} t = t1 / dt can be obtained. As a result, the temperature at each section at t = t2 can be calculated from the following formula: {Θ} t = t2 = {θ} t = t1 + (d {θ} t = t1 / dt) × (t2 - t1).

Die Temperaturen zu t = t3 und zu anderen Zeiten können auf die ähnliche Weise erhalten werden.The Temperatures can be up to t = t3 and at other times the similar way are obtained.

(Berechnung des thermischen Verschiebungsbetrags)(Calculation of thermal shift amount)

Nachdem die Temperaturverteilung der Schraubenwelle, wie oben beschrieben ist, erhalten worden ist, kann der thermische Verschiebungsbetrag aus der Temperaturverteilung berechnet werden. Der thermische Verschiebungsbetrag kann aus der folgenden Formel (8) berechnet werden: ΔL = ∫ L 0β × θ(L)dL (8) worin ΔL den thermischen Verschiebungsbetrag darstellt und β einen linearen Expansionskoeffizienten eines Materials der Schraubenwelle darstellt.After the temperature distribution of the screw shaft as described above is obtained, the thermal shift amount can be calculated from the temperature distribution. The thermal shift amount can be calculated from the following formula (8): ΔL = ∫ L 0 β × θ (L) dL (8) where ΔL represents the amount of thermal shift and β represents a linear expansion coefficient of a material of the screw shaft.

Als nächstes wird eine spezifische Prozedur der numerischen Steuerung des Maschinenzentrums M unter Bezugnahme auf das in 11 gezeigte Flussdiagramm beschrieben. Die CPU 51 setzt eine Matrix, die für die Berechnung notwendig ist, unter Benutzung der Methode finiter Elemente auf der Grundlage des Setzens von Daten wie Parameter. Wie in 5 gezeigt ist, unterteilt die CPU 51 den Mutterbewegungsabschnitt der Schraubenwelle in finite Zahl von Abschnitten, wodurch die CPU 51 Bereiche in einem Wärmeverteilungsmodell bildet (S1).Next, a specific procedure of the numerical control of the machine center M will be described with reference to FIG 11 shown flowchart described. The CPU 51 sets a matrix necessary for the calculation using the finite element method based on setting data such as parameters. As in 5 is shown divides the CPU 51 the mother moving section of the screw shaft in finite number of sections, causing the CPU 51 Regions in a heat distribution model forms (S1).

Als nächstes setzt die CPU 51 die anfängliche Temperatur {θ}t = 0 für jeden Abschnitt in dem Wärmeverteilungsmodell, das in Schritt S1 gesetzt ist. Die anfängliche Temperatur {θ}t = 0 kann individuell für jeden Abschnitt gesetzt werden. Wenn die Temperatur des Maschinenzentrums M als gleich der Umgebungstemperatur θLuft behandelt werden kann, können die anfänglichen Temperaturen {θ}t = 0 alle Abschnitte auf die Umgebungstemperatur θLuft gesetzt werden. Wenn es andererseits eine Temperaturdifferenz zwischen jedem Abschnitt aufgrund z. B. des Antriebs des Maschinenzentrums M gibt, kann die CPU 51 die anfängliche Temperatur für jeden Abschnitt setzen. Die CPU 51 speichert die anfänglich gesetzte Temperatur {θ}t = 0 und eine Referenzposition in dem RAM 53 (S2)Next is the CPU 51 the initial temperature {θ} t = 0 for each section in the heat distribution model set in step S1. The initial temperature {θ} t = 0 can be set individually for each section. If the temperature of the engine center M can be treated as equal to the ambient temperature θ air , the initial temperatures {θ} t = 0 can be set to the ambient temperature θ air for all sections. On the other hand, if there is a temperature difference between each section due to e.g. As the drive of the machine center M, the CPU can 51 set the initial temperature for each section. The CPU 51 stores the initially set temperature {θ} t = 0 and a reference position in the RAM 53 (S2)

Die CPU 51 identifiziert den Abschnitt, der die gegenwärtige Position des Mutternteils 8a enthält, für jede 50 ms und berechnet die Gesamtheit des Wärmewerts aufgrund der Bewegung der Mutter 8a für jeden Abschnitt auf der Grundlage der Daten der Vorschub geschwindigkeit und der Formel (1) (S3). Nachdem eine feste Zeit (6400 ms) vergangen ist, berechnet die CPU 51 den Wärmewert QN des Mutterbewegungsabschnitts aus dem Verhältnis ηN des Wärmewerts QN des Mutterbewegungsabschnitts in Bezug auf den gesamten Wärmewert QTTL, der die Summe der Wärmewerte aller Abschnitte ist. Die CPU 51 berechnet die Existenzwahrscheinlichkeit der Mutter für jeden Abschnitt aus dem gesamten Wärmewert QTTL und dem mittleren Wärmewert für jeden Abschnitt. Die CPU 51 verteilt einen Wert, der durch Multiplizieren des Wärmewerts QN des Mutterbewegungsabschnitts und der Existenzwahrscheinlichkeit erhalten ist, als Wärmewert aufgrund der Bewegung der Mutter auf jeden der Abschnitte, die durch die Unterteilung in Schritt S1 erhalten sind (S4).The CPU 51 identifies the section that represents the current position of the nut part 8a contains, for every 50 ms and calculates the total of the heat value due to the movement of the nut 8a for each section based on the data of the feed rate and the formula (1) (S3). After a fixed time (6400 ms) has passed, the CPU calculates 51 the calorific value Q N of the nut moving portion from the ratio η N of the calorific value Q N of the nut moving portion with respect to the total calorific value Q TTL which is the sum of the calorific values of all the portions. The CPU 51 calculates the existence probability of the mother for each section from the total heat value Q TTL and the mean heat value for each section. The CPU 51 distributes a value obtained by multiplying the heat value Q N of the mother moving section and the likelihood of existence as a heat value due to the movement of the nut to each of the sections obtained by the division in step S1 (S4).

Die CPU 51 berechnet die Sättigungstemperatur auf der Grundlage der Formel (2), indem der Strom, der durch den Servomotor geht, und die Motordrehgeschwindigkeit benutzt werden. Die CPU 51 gewinnt die Temperaturzunahme in dem Servomotorkörper auf der Grundlage der Sättigungstemperatur und der Formeln (3) und (4) (S5). Die CPU 51 berechnet die Wärmeeingabe an dem Abschnitt benachbart zu dem Servomotor, d. h. den Wärmewert des vorderen Lagers aus der Temperaturzunahme in dem Servomotorkörper und der Temperatur des Endabschnitts der Schraubenwelle, in dem die Formel (5) benutzt wird (S6).The CPU 51 calculates the saturation temperature based on the formula (2) by using the current passing through the servo motor and the motor rotation speed. The CPU 51 wins the temperature increase in the servo motor body based on the saturation temperature and the formulas (3) and (4) (S5). The CPU 51 calculates the heat input at the portion adjacent to the servomotor, that is, the heat value of the front bearing from the temperature increase in the servo motor body and the temperature of the end portion of the screw shaft in which the formula (5) is used (S6).

Die CPU 51 gewinnt die Temperaturverteilung in jedem Abschnitt mit der Benutzung des Wärmewerts eines jeden Abschnitts, der in Schritten S4 und S6 erhalten ist, und der Wärmeleitungsgleichung (6) (7) des nicht-stationären Zustands. Die CPU 51 berechnet den thermischen Verschiebungsbetrag eines jeden Abschnitts aus der Temperaturverteilung, die in Schritt S7 erhalten ist, indem die Formel (8) benutzt wird (S8). Die CPU 51 berechnet den Betrag der thermischen Verschiebung aus der in Schritt S2 gespeicherten Referenzposition, d. h. einen Korrektionsbetrag, der in einer Prozesssteuerung zu benutzen ist (S9). Wenn ein Korrektionsmodus EIN ist, sendet die CPU 51 ein Vorschubbetragssignal entsprechend zu dem Korrektionsbetrag, der in Schritt S9 berechnet ist, zu dem Spindelsteuerabschnitt 61a (S10). Wenn die CPU 51 die Bearbeitung bis zu dem Schritt S10 beendet hat, kehrt die CPU 51 zu Schritt S3 zurück und setzt die Berechnung periodisch fort (jeweils nach Ablauf von 6400 ms).The CPU 51 The temperature distribution in each section is obtained by using the heat value of each section obtained in steps S4 and S6 and the non-stationary state heat conduction equation (6) (7). The CPU 51 calculates the thermal shift amount of each section from the temperature distribution obtained in step S7 by using formula (8) (S8). The CPU 51 calculates the amount of thermal displacement from the reference position stored in step S2, that is, a correction amount to be used in a process control (S9). If a correction mode is ON, the CPU sends 51 a feed amount signal corresponding to the correction amount calculated in step S9 to the spindle control section 61a (S10). If the CPU 51 the editing until the step S10 has ended, the CPU returns 51 to step S3 and continues the calculation periodically (each after the expiration of 6400 ms).

Die CPU 51, die die Verarbeitung in Schritt S3 ausführt, entspricht einem Rechnungsabschnitt eines ersten Wärmewerts. Die CPU 51, die die Bearbeitung in Schritt S5 ausführt, entspricht einem Temperaturerfassungsabschnitt. Die CPU 51, die die Verarbeitung in Schritt S6 ausführt, entspricht einem Berechnungsabschnitt eines zweiten Wärmewerts. Die CPU 51, die die Bearbeitung in Schritt S7 ausführt, entspricht einem Berechnungsabschnitt einer Temperaturverteilung. Die CPU 51, die die Bearbeitung in Schritt S8 ausführt, entspricht einem Berechnungsabschnitt eines thermischen Verschiebungsbetrags. Die CPU 51, die die Bearbeitung in Schritt S9 ausführt, entspricht einem Berechnungsabschnitt eines Korrektionsbetrags.The CPU 51 that performs the processing in step S3 corresponds to a calculation portion of a first heat value. The CPU 51 which executes the processing in step S5 corresponds to a temperature detecting section. The CPU 51 , which carries out the processing in step S6, corresponds to a calculation section of a second heat value. The CPU 51 which executes the processing in step S7 corresponds to a calculation section of a temperature distribution. The CPU 51 which executes the processing in step S8 corresponds to a thermal shift amount calculating section. The CPU 51 which executes the processing in step S9 corresponds to a calculation portion of a correction amount.

[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment

Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass die Temperaturzunahme in dem Servomotor nicht aus dem Strom und der Drehgeschwindigkeit berechnet wird, sondern indem ein Temperatursensor benutzt wird, der an dem Servomotor angebracht ist, und ein Zimmertemperatursensor, der eine Zimmertemperatur misst.When Next, a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first one Embodiment in that the temperature increase in the Servo motor is not calculated from the current and the rotational speed but by using a temperature sensor attached to the Servo motor is attached, and a room temperature sensor, which is a Room temperature measures.

Die Temperatur ΘM0 des Servomotorkörpers wird durch den Temperatursensor erfaßt (die Darstellung ist weggelassen), der getrennt in den x-Achsenmotor 71 eingebaut ist, und eine Zimmertemperatur θatm wird durch den Zimmertemperatursensor (die Darstellung ist weggelassen) erfaßt, der die Umgebungstemperatur erfaßt, der in dem Maschinenzentrum M eingebaut ist. Die Temperatur ΘM0 des Servomotorkörpers und die Zimmertemperatur θatm werden zu der CPU 51 gesendet.The temperature Θ M0 of the servo motor body is detected by the temperature sensor (the illustration is omitted) separated into the x-axis motor 71 is installed, and a room temperature θ atm is detected by the room temperature sensor (illustration is omitted) which detects the ambient temperature installed in the machine center M. The temperature Θ M0 of the servo motor body and the room temperature θ atm become the CPU 51 Posted.

Die CPU 51 berechnet die Temperaturzunahme Θ in dem Servomotorkörper unter Benutzung der folgenden Formel: Θ = ΘM0 – θatm. The CPU 51 calculates the temperature increase Θ in the servo motor body using the following formula: Θ = Θ M0 - θ atm ,

Der Wärmewert QF des vorderen Lagers wird einer Wärmeeingabe aufgrund der Temperaturzunahme in dem Servomotor zugeordnet. Daher berechnet die CPU 51 den Wärmewert QF des vorderen Lagers aus der Temperaturzunahme Θ in dem Servomotorkörper unter Benutzung der folgenden Formel: QF = K5(Θ – ΘS)worin K5 einen Koeffizienten darstellt und ΘS die Temperaturzunahme in dem Endabschnitt der Schraubenwelle von der Zeit t = 0 darstellt. Wenn die obige Berechnung benutzt wird, kann die Erfassungsgenauigkeit des Betrags der Wärmeeingabe zu dem Endabschnitt der Schraubenwelle, die berechnet wird unter Benutzung eines Korrektionsalgorithmus' einer thermischen Verschiebung, vergrößert werden. Daher kann die zweite Ausführungsform eine weitere Verbesserung einer Genauigkeit der thermischen Verschiebungskorrektion realisieren. Bei der zweiten Ausführungsform entsprechen der Temperatursensor und der Zimmertemperatursensor dem Temperaturerfassungsabschnitt.The heat value Q F of the front bearing is assigned to heat input due to the temperature increase in the servomotor. Therefore, the CPU calculates 51 the heat value Q F of the front bearing from the temperature increase Θ in the servo motor body using the following formula: Q F = K 5 (Θ - Θ S ) where K 5 represents a coefficient and Θ S represents the temperature increase in the end portion of the screw shaft from the time t = 0. When the above calculation is used, the detection accuracy of the amount of heat input to the end portion of the screw shaft, which is calculated using a thermal displacement correction algorithm, can be increased. Therefore, the second embodiment can realize further improvement of accuracy of thermal displacement correction. In the second embodiment, the temperature sensor and the room temperature sensor correspond to the temperature detection section.

Als nächstes wird eine modifizierte Ausführungsform, bei der die obigen Ausführungsformen teilweise modifiziert sind, beschrieben. In der ersten oben beschriebenen Ausführungsform wird die Temperaturzunahme Θ in dem Servomotorkörper berechnet, indem die Formeln (3) und (4) benutzt werden. Die Temperaturzunahme Θ in dem Servomotorkörper kann auch berechnet werden auf der Grundlage eines primären Verzögerungssystems, in dem die Temperaturzunahme in dem Servomotor diskretisiert wird, indem die folgenden Formeln benutzt werden: LTn = K6 × ω + K7 × i2 Θn = (1 – K8) Θn-1 + LTn (9)worin K6, K7 und K8 Koeffizienten spezifisch für den Servomotor sind.Next, a modified embodiment in which the above embodiments are partially modified will be described. In the first embodiment described above, the temperature increase Θ in the servo motor body is calculated by using the formulas (3) and (4). The temperature increase Θ in the servo motor body can also be calculated on the basis of a primary deceleration system in which the temperature increase in the servomotor is discretized by using the following formulas: L Tn = K 6 × ω + K 7 × i 2 Θ n = (1 - K 8th ) Θ n-1 + L Tn (9) where K 6 , K 7 and K 8 are coefficients specific to the servomotor.

Wenn die Temperaturzunahme in dem Servomotor nur aus der Drehgeschwindigkeit berechnet wird, kann die Formel (2) wie folgt geändert werden: L1a = K9 × ω. When the temperature increase in the servomotor is calculated only from the rotational speed, the formula (2) can be changed as follows: L 1a = K 9 × ω.

Alternativ, wenn die Temperaturzunahme in dem Servomotor nur aus dem Treiberstromwert berechnet wird, kann die Formel (2) wie folgt geändert werden: L1a = K10 × i2 worin K9 und K10 Koeffizienten spezifisch für den Servomotor sind.Alternatively, when the temperature increase in the servomotor is calculated only from the drive current value, the formula (2) can be changed as follows: L 1a = K 10 × i 2 where K 9 and K 10 are coefficients specific to the servomotor.

Wenn weiter die Temperaturzunahme in dem Servomotorkörper nur aus der Drehgeschwindigkeit unter Benutzung des diskretisierten primären Verzögerungssystems berechnet wird, kann die Formel (9) wie folgt geändert werden: LTn = K11 × ω. Further, when the temperature increase in the servo motor body is calculated only from the rotational speed using the discretized primary deceleration system, the formula (9) can be changed as follows: L Tn = K 11 × ω.

Alternativ, wenn die Temperaturzunahme in dem Servomotorkörper nur aus dem Treiberstromwert berechnet wird, kann die Formel (9) wie folgt geändert werden: LTn = K12 × i2 worin K11 und K12 Koeffizienten spezifisch für den Servomotor sind.Alternatively, when the temperature increase in the servo motor body is calculated only from the drive current value, the formula (9) may be changed as follows: L Tn = K 12 × i 2 where K 11 and K 12 are coefficients specific to the servomotor.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - JP 1988-256336 A [0003, 0004] - JP 1988-256336 A [0003, 0004]
  • - JP 1992-240045 A [0004, 0004, 0006, 0010, 0055] - JP 1992-240045 A [0004, 0004, 0006, 0010, 0055]
  • - JP 1992-260045 A [0005] JP 1992-260045 A [0005]

Claims (5)

Korrektionsverfahren einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine (M), wobei die Werkzeugmaschine (M) aufweist: einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle (81) und einer Mutter (8a) versehen ist, eine Vorschubbetragssteuerung, die einen Vorschubbetrag der Mutter (8a) durch die Schraubenwelle (81) auf der Grundlage von Prozessdaten berechnet, einen Servomotor (71), der drehmäßig die Schraubenwelle (81) antreibt, und eine Geschwindigkeitssteuerung, die eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors (71) auf der Grundlage der Prozessdaten steuert, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt des Berechnens eines ersten Wärmewerts, der in der Schraubenwelle (81) aufgrund einer Bewegung der Mutter (8a) erzeugt wird, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit; einen zweiten Schritt des Erfassens einer Temperaturzunahme in dem Servomotor (71) und des Berechnens eines zweiten Wärmewerts, der von dem Servomotor (71) zu der Schraubenwelle (81) übertragen wird, auf der Grundlage der Temperaturzunahme; einen dritten Schritt des Berechnens einer Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Unterteilen der Schraubenwelle (81) in einer Längsrichtung erhalten werden, aus dem ersten und dem zweiten Wärmewert; einen vierten Schritt des Berechnens eines thermischen Verschiebungsbetrags von jedem der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung; und einen fünften Schritt des Berechnens eines Korrektionsbetrags der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags.A thermal displacement correcting method for a machine tool (M), the machine tool (M) comprising: a ball screw mechanism for a feed drive provided with a screw shaft (10); 81 ) and a mother ( 8a ), a feed amount control which determines a feed amount of the nut ( 8a ) through the propeller shaft ( 81 ) calculated on the basis of process data, a servomotor ( 71 ), the rotationally the screw shaft ( 81 ), and a speed controller which controls a rotational speed of the servomotor ( 71 ) on the basis of the process data, the method comprising: a first step of calculating a first heat value stored in the propeller shaft (FIG. 81 ) due to a movement of the mother ( 8a ) is generated based on the rotational speed; a second step of detecting a temperature increase in the servomotor ( 71 ) and calculating a second heat value received from the servomotor ( 71 ) to the propeller shaft ( 81 ), based on the temperature increase; a third step of calculating a temperature distribution in a plurality of sections by dividing the propeller shaft (14) 81 ) are obtained in a longitudinal direction from the first and second heat values; a fourth step of calculating a thermal shift amount of each of the plurality of sections from the temperature distribution; and a fifth step of calculating a correction amount of the process data based on the thermal shift amount. Korrektionsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperaturzunahme in dem Servomotor (71) erfaßt wird auf der Grundlage von mindestens der Drehgeschwindigkeit und eines Treiberstromwerts des Servomotors (71).Correction method according to claim 1, wherein the temperature increase in the servomotor ( 71 ) is detected on the basis of at least the rotational speed and a drive current value of the servomotor ( 71 ). Korrektionsvorrichtung einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine (M), wobei die Werkzeugmaschine (M) aufweist: einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle (81) und einer Mutter (8a) versehen ist, eine Vorschubbetragssteuerung, die einen Vorschubbetrag der Mutter (8a) durch die Schraubenwelle (81) auf der Grundlage von Prozessdaten berechnet, einen Servomotor (71), der drehmäßig die Schraubenwelle (81) antreibt, und eine Geschwindigkeitssteuerung, die eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors (71) auf der Grundlage der Prozessdaten steuert, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung, die die Drehgeschwindigkeit erfaßt; einen Temperaturerfassungsabschnitt, der eine Temperaturzunahme in dem Servomotor (71) erfaßt; einen Berechnungsabschnitt (51) eines ersten Wärmewerts, der einen ersten Wärmewert berechnet, der in der Schraubenwelle (81) aufgrund einer Bewegung der Mutter (8a) erzeugt ist, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeitserfassungsvorrichtung erfaßt ist; einen Berechnungsabschnitt (51) eines zweiten Wärmewerts, der einen zweiten Wärmewert berechnet, der von dem Servomotor (71) zu der Schraubenwelle (81) übertragen ist, auf der Grundlage der Temperaturzunahme, die von dem Temperaturerfassungsabschnitt erfaßt ist; einen Berechnungsabschnitt (51) einer Temperaturverteilung, die eine Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten berechnet, die durch Unterteilen der Schraubenwelle (81) in Längsrichtung erhalten sind, aus dem ersten Wärmewert, der von dem Berechnungsabschnitt (51) des ersten Wärmewerts berechnet ist, und dem zweiten Wärmewert, der von dem Berechnungsabschnitt (51) des zweiten Wärmewerts berechnet ist; einen Berechnungsabschnitt (51) eines thermischen Verschiebungsbetrags, der einen thermischen Verschiebungsbetrag eines jeden der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung berechnet, die von dem Berechnungsabschnitt (51) der Temperaturverteilung berechnet ist; und einen Berechnungsabschnitt (51) eines Korrektionsbetrags, der einen Korrektionsbetrag der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags berechnet, der von dem Berechnungsabschnitt (51) des thermischen Verschiebungsbetrags berechnet ist.A thermal displacement correcting device for a machine tool (M), said machine tool (M) comprising: a ball screw mechanism for a feed drive provided with a screw shaft (10); 81 ) and a mother ( 8a ), a feed amount control which determines a feed amount of the nut ( 8a ) through the propeller shaft ( 81 ) calculated on the basis of process data, a servomotor ( 71 ), the rotationally the screw shaft ( 81 ), and a speed controller which controls a rotational speed of the servomotor ( 71 ) on the basis of the process data, the apparatus comprising: a speed detecting device that detects the rotational speed; a temperature detecting portion that detects a temperature increase in the servomotor (FIG. 71 ) detected; a calculation section ( 51 ) of a first calorific value that calculates a first calorific value in the propeller shaft ( 81 ) due to a movement of the mother ( 8a ) based on the rotational speed detected by the speed detecting device; a calculation section ( 51 ) of a second calorific value that calculates a second calorific value received from the servomotor ( 71 ) to the propeller shaft ( 81 ), based on the temperature increase detected by the temperature detecting section; a calculation section ( 51 ) a temperature distribution that calculates a temperature distribution in a plurality of sections that are divided by dividing the propeller shaft (FIG. 81 ) are obtained in the longitudinal direction, from the first heat value obtained by the calculating section ( 51 ) of the first calorific value and the second calorific value calculated by the calculating section ( 51 ) of the second calorific value is calculated; a calculation section ( 51 ) of a thermal shift amount that calculates a thermal shift amount of each of the plurality of sections from the temperature distribution calculated by the calculating section (16) 51 ) of the temperature distribution is calculated; and a calculation section ( 51 ) of a correction amount that calculates a correction amount of the process data based on the thermal shift amount calculated by the calculating portion ( 51 ) of the thermal shift amount. Korrektionsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Temperaturerfassungsabschnitt die Temperaturzunahme auf der Grundlage von mindestens der Drehgeschwindig keit und eines Treiberstromwerts des Servomotors (71) erfaßt.The correction device according to claim 3, wherein the temperature detecting section detects the temperature increase based on at least the rotational speed and a drive current value of the servomotor. 71 ) detected. Computerlesbares Medium, das ein Korrektionsprogramm einer thermischen Verschiebung für eine Werkzeugmaschine (M) speichert, wobei die Werkzeugmaschine (M) aufweist: einen Kugelspindelmechanismus für einen Vorschubantrieb, der mit einer Schraubenwelle (81) und einer Mutter (8a) versehen ist, eine Vorschubbetragssteuerung, die einen Vorschubbetrag der Mutter (8a) durch die Schraubenwelle (81) auf der Grundlage von Prozessdaten berechnet, einen Servomotor (71), der drehmäßig die Schraubenwelle (81) antreibt, und eine Geschwindigkeitssteuerung, die eine Drehgeschwindigkeit des Servomotors (71) auf der Grundlage der Prozessdaten steuert, wobei das Programm Instruktionen aufweist, die bewirken, dass eine Steuerung der Werkzeugmaschine (M) ausführt: einen ersten Schritt des Berechnens eines ersten Wärmewerts, der in der Schraubenwelle (81) aufgrund der Bewegung der Mutter (8a) erzeugt wird, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit; einen zweiten Schritt des Erfassens einer Temperaturzunahme in dem Servomotor (71) und des Berechnens eines zweiten Wärmewerts, der von dem Servomotor (71) zu der Schraubenwelle (81) übertragen wird, auf der Grundlage der Temperaturzunahme; einen dritten Schritt des Berechnens einer Temperaturverteilung in einer Mehrzahl von Abschnitten, die durch Untertei len der Schraubenwelle (81) in einer Längsrichtung erhalten werden, aus dem ersten und dem zweiten Wärmewert; einen vierten Schritt des Berechnens eines thermischen Verschiebungsbetrags eines jeden der Mehrzahl von Abschnitten aus der Temperaturverteilung; und einen fünften Schritt des Berechnens eines Korrektionsbetrags der Prozessdaten auf der Grundlage des thermischen Verschiebungsbetrags.A computer-readable medium storing a thermal displacement correction program for a machine tool (M), the machine tool (M) comprising: a ball screw mechanism for a feed drive coupled to a screw shaft (10); 81 ) and a courage ter ( 8a ), a feed amount control which determines a feed amount of the nut ( 8a ) through the propeller shaft ( 81 ) calculated on the basis of process data, a servomotor ( 71 ), the rotationally the screw shaft ( 81 ), and a speed controller which controls a rotational speed of the servomotor ( 71 ) on the basis of the process data, the program having instructions for causing a control of the machine tool (M) to execute: a first step of calculating a first heat value present in the propeller shaft ( 81 ) due to the movement of the mother ( 8a ) is generated based on the rotational speed; a second step of detecting a temperature increase in the servomotor ( 71 ) and calculating a second heat value received from the servomotor ( 71 ) to the propeller shaft ( 81 ), based on the temperature increase; a third step of calculating a temperature distribution in a plurality of sections formed by dividing the screw shaft (10); 81 ) are obtained in a longitudinal direction from the first and second heat values; a fourth step of calculating a thermal shift amount of each of the plurality of sections from the temperature distribution; and a fifth step of calculating a correction amount of the process data based on the thermal shift amount.
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