JP2000158278A

JP2000158278A - Ｎｃ工作機械

Info

Publication number: JP2000158278A
Application number: JP10346671A
Authority: JP
Inventors: Kosaku Kitamura; 耕作北村
Original assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Current assignee: Kitamura Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】工作機械の運転状態の変化に対応してより正
確な送りを行い、精度の高い加工を長時間継続できるＮ
Ｃ工作機械を提供する。【解決手段】移動部１３、１４の送りを制御部１６で
コントロールする構成のＮＣ工作機械において、移動部
１３、１４とその支持部１１、１２の少なくとも一箇所
の温度を測定する温度センサ２３〜２７と同じく圧力を
測定する圧力センサ２４〜２７を少なくとも１つ設け、
移動部１３、１４の変位量を測定する位置センサ２１、
２２とを設け、制御部１６に校正処理部１７を設け、制
御部１６からの指示により、校正処理部１７で前記２種
類又は３種類のセンサ２１〜２７から測定データを取り
込み、その温度データと圧力データの少なくとも１つ
と、変位量データとの相関関係を求め、この校正処理で
求めた相関関係に基づいて移動部１３、１４の送りを補
正する構成にしたことを特徴とするＮＣ工作機械。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、移動部の送りを
制御部でコントロールする構成のＮＣ工作機械に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】テーブルやヘッドのような移動部の送り
は、工作機械の運転状態により、微妙な影響を受ける。
例えば、加工時間が長くなると各部の温度が上昇し、送
り誤差が大きくなる。送り誤差が大きくなると、加工精
度が悪化する。

【０００３】このような送り誤差を補正するために、従
来から様々な工夫が成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、本出願人は、
温度変化等の要因によって、実際にどの様に送り誤差が
生じるかを測定しておき、そのデータを分析して変位量
を予測演算する方式を提案している。この方式では、温
度変化等に基づいて、補正量を算出することができる。

【０００５】本発明は、前記方式をさらに改良し、工作
機械の運転状態の変化に対応してより正確な送りを行
い、精度の高い加工を長時間継続できるＮＣ工作機械を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、移動部（１
３、１４）の送りを制御部（１６）でコントロールする
構成のＮＣ工作機械において、移動部（１３、１４）と
その支持部（１１、１２）の少なくとも一箇所の温度を
測定する温度センサ（２３〜２７）と同じく圧力を測定
する圧力センサ（２４〜２７）を少なくとも１つ設け、
移動部（１３、１４）の変位量を測定する位置センサ
（２１、２２）を設け、制御部（１６）に校正処理部
（１７）を設け、制御部（１６）からの指示により、校
正処理部（１７）で前記２種類又は３種類のセンサ（２
１〜２７）から測定データを取り込み、その温度データ
と圧力データの少なくとも１つと、変位量データとの相
関関係を求め、この校正処理で求めた相関関係に基づい
て移動部（１３、１４）の送りを補正する構成にしたこ
とを特徴とするＮＣ工作機械を解決手段としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のＮＣ工作機械は、移動部
とその支持部の少なくとも一箇所の温度を測定する温度
センサと同じく圧力を測定する圧力センサを少なくとも
１つ設け、移動部の変位量を測定する位置センサを設
け、制御部に校正処理部を設け、制御部からの指示によ
り、校正処理部で前記２種類又は３種類のセンサから測
定データを取り込み、その温度データと圧力データの少
なくとも１つと、変位量データとの相関関係を求め、こ
の校正処理で求めた相関関係に基づいて移動部の送りを
補正する構成になっている。

【０００８】ここで、移動部は、それに設定されるツー
ルやモータ等の取り付け部材も含むものとする。また、
支持部とはベースやコラム等であり、移動部の駆動機構
もこれに含まれる。

【０００９】温度センサと圧力センサは、最適な校正処
理（変位量の見積り）を行える箇所にそれぞれ１個以上
配置することが好ましい。

【００１０】前記測定箇所の温度変化、圧力変化、或い
は、加工時間に応じて制御部から指示を出し、校正処理
部で校正処理を行うことができる。

【００１１】また、作業者の操作によって、制御部から
指示を出して校正処理を行うこともできる。

【００１２】移動部は、例えばワークピースを配置する
ためのテーブルや、主軸を有する主軸ヘッドである。

【００１３】位置センサにより、主軸ヘッドの主軸に取
り付けたツールの高さ（縦方向変位量）及び水平位置
（横方向変位量）を測定する構成にできる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１５】図１は、本発明のＮＣ工作機械を示す概略
図である。

【００１６】工作機械１０はベース１１を備え、その上
にコラム１２が縦方向に形成されている。コラム１２に
は、工作機械全体を制御するための制御部１６が配置さ
れている。

【００１７】制御部１６は、校正処理部１７と校正指示
部２０を備えている。図１では、校正処理部１７と校正
指示部２０が、制御部１６と別々に示されている。校正
処理部１７の動作、すなわち校正処理については、後で
詳細に述べる。

【００１８】ベース１１には、所定方向に移動可能なテ
ーブル１４が配置されている。テーブル１４は、図示し
ないボールネジ、ボールナット、及びサーボモータから
なる駆動機構によって、例えばＸ・Ｙ方向に駆動され
る。

【００１９】ボールネジはテーブル１４の駆動方向に沿
って配置され、やはり図示しないベアリングによって回
転可能に支持される。ボールナットはテーブル１４の下
部に固定されており、ボールネジに噛み合っている。サ
ーボモータはボールネジの一端に連結され、制御部１６
によってコントロールされる。

【００２０】コラム１２には、主軸ヘッド１３が縦方向
に移動可能に配置されている。主軸ヘッド１３の移動機
構も、テーブル１４の移動機構と同様である。主軸ヘッ
ド１３の駆動モータも、制御部１６によってコントロー
ルされる。

【００２１】主軸ヘッド１３には、主軸３１が高速回転
可能に配置されている。主軸３１は主軸駆動モータ１５
によって駆動される。この主軸駆動モータ１５も、制御
部１６によってコントロールされる。

【００２２】主軸ヘッド１３、主軸駆動モータ１５、コ
ラム１２、テーブル１４、ベース１１には、温度センサ
２３〜２７と圧力センサ２４〜２７が配置されている。
温度センサ２３〜２７と圧力センサ２４〜２７は、図面
では見やすくするため、１つの部材のように共通の符号
で示してあるが、実際は別体で構成される。

【００２３】これらの温度センサ２３〜２７と圧力セン
サ２４〜２７は、主軸ヘッド１３、主軸駆動モータ１
５、コラム１２、テーブル１４、ベース１１から選んだ
所定箇所に夫々１個づつ配置しても良いし、各部に複数
個配置することもできる。その配置位置は、より効果的
な校正処理（変位量の見積り）が行える位置を経験的に
定めることができる。もちろん、温度センサと圧力セン
サの一方のみを配置することもできる。

【００２４】例えば、温度センサ２５，２７は、主軸ヘ
ッド１３やテーブル１４の駆動機構の駆動モータやボー
ルナットの近くに配置することができる。また、圧力セ
ンサ２４は、ツール軸の延長線上に配置すると良い。ま
た、ツールの軸方向を横切る方向の加工では、ダイレク
トに加工反力を受ける位置に圧力センサを配置すると良
い。

【００２５】温度センサ２３〜２７と圧力センサ２４〜
２７は、校正処理部１７に接続されており、そこに測定
データを送るようになっている。なお、圧力センサでは
重量を測定することもある。

【００２６】主軸ヘッド１３及びテーブル１４の近くに
は、接触式又は非接触式の位置センサ２１、２２が配置
されている。接触式のセンサは、例えばプローブを有し
ている。また、非接触式のセンサは、例えば光学式のも
のを採用できる。

【００２７】位置センサ２１、２２は校正処理部１７に
接続されており、そこに測定データを送るようになって
いる。

【００２８】一方の位置センサ２１は、工作機械とは独
立した支持部によって支持されている。他方の位置セン
サ２２は、テーブル１４内又はその側部に上向きに配置
されている。しかし、他方の位置センサ２２も、テーブ
ル１４と独立した支持部で支持することができる。

【００２９】一方の位置センサ２１は、ツール用とテー
ブル用の２つのセンサから成り、それぞれツール３２の
水平位置（変位量）とテーブル１４の水平位置（変位
量）を測定する。ＸＹ方向の位置を測定する場合には、
２方向の測定ができるようにする。いずれにせよ、必要
な数のセンサを組み合わせて、位置センサ２１を構成す
る。

【００３０】他方の位置センサ２２は、ツールの先端の
高さ（変位量）を測定する。

【００３１】次に、図２と図３を参照して、校正処理部
１７の動作を説明する。

【００３２】校正処理部１７では、校正指示部２０から
の指示によって校正処理を行う。この校正処理は、温度
・圧力・位置センサ２１〜２７で同時に測定した各部の
温度Ｔ及び圧力Ｐと、主軸ヘッド１３（テーブル１４）
の変位量Ｅとの相関関係を求める処理である。

【００３３】図３に示すように、変位量Ｅは、温度Ｔと
圧力Ｐの関数となる。つまり、３者の間には、相関関係
Ｅ（Ｔ、Ｐ）が成り立つ。ただし、図３のグラフＥはシ
ンボル的なもので、実際の特性には合致していない。

【００３４】このようにして求めた相関関係Ｅ（Ｔ、
Ｐ）を、校正処理部１７又は制御部１６のメモリに記憶
しておく。図２に示すように、この関係に基づいて、温
度Ｔと圧力Ｐの測定データから、変位量Ｅを見積もるこ
とができる。そして、この変位量Ｅを補正値Ｃとして、
送り誤差を補正することができる。

【００３５】温度センサと圧力センサの一方のみを用い
る場合には、温度と変位量の相関関係、又は、圧力と変
位量の相関関係を求めることになる。そして、この相関
関係に基づいて、温度データ又は圧力データから変位量
Ｅを見積もることができる。

【００３６】校正指示部２０は、例えば所定箇所の温度
が設定値を超えて変化した場合、所定箇所の圧力が設定
値を超えて変化した場合、所定の加工時間が経過した場
合、或いは、作業者が必要と認めた場合等に、校正の指
示を校正処理部１７に送る。この指示により、校正モー
ドとなり、前記校正処理が行われる。

【００３７】このようにして、必要に応じて校正処理を
行い、その結果を随時更新してメモリに記憶させる。こ
れは、いわゆる学習機能であり、常に最適な補正値が得
られるようにデータを記憶、分析、出力することができ
る。

【００３８】従って、工作機械の環境が変わっても、常
に最適な補正値に基づいて主軸ヘッド１３テーブル１４
の送りを補正し、精度の良い加工を継続して行うことが
可能となる。

【００３９】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、主軸の転動距離や移動部の走行距離をモニ
ターし、これに基づいて、校正モードに移るようにして
も良い。

【００４０】

【発明の効果】本発明のＮＣ工作機械によれば、工作機
械の運転状態の変化に対応してより正確な送りを行い、
精度の高い加工を長時間継続して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＮＣ工作機械の一実施例を示す概略
図。

【図２】図１のＮＣ工作機械において、補正値を求める
ための流れを示すブロック図。

【図３】図１のＮＣ工作機械の送り誤差の補正の根拠と
なる温度、圧力、送り誤差の関係をシンボル的に示すグ
ラフ。

【符号の説明】

１０ＮＣ工作機械１１ベース１２コラム１３主軸ヘッド１４テーブル１５駆動モータ１６制御部１７校正処理部２０校正指示部２１，２２位置センサ２３〜２７温度センサ２４〜２７圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動部（１３、１４）の送りを制御部
（１６）でコントロールする構成のＮＣ工作機械におい
て、移動部（１３、１４）とその支持部（１１、１２）
の少なくとも一箇所の温度を測定する温度センサ（２３
〜２７）と同じく圧力を測定する圧力センサ（２４〜２
７）を少なくとも１つ設け、移動部（１３、１４）の変
位量を測定する位置センサ（２１、２２）を設け、制御
部（１６）に校正処理部（１７）を設け、制御部（１
６）からの指示により、校正処理部（１７）で前記２種
類又は３種類のセンサ（２１〜２７）から測定データを
取り込み、その温度データと圧力データの少なくとも１
つと、変位量データとの相関関係を求め、この校正処理
で求めた相関関係に基づいて移動部（１３、１４）の送
りを補正する構成にしたことを特徴とするＮＣ工作機
械。
【請求項２】前記測定箇所の温度変化に応じて、制御
部（１６）から指示を出し、校正処理を行う構成にした
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＣ工作機械。
【請求項３】前記測定箇所の圧力変化に応じて、制御
部（１６）から指示を出し、校正処理を行う構成にした
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＣ工作機械。
【請求項４】加工時間に応じて、制御部（１６）から
指示を出し、校正処理を行う構成にしたことを特徴とす
る請求項１に記載のＮＣ工作機械。
【請求項５】作業者の操作により、制御部（１６）か
ら指示を出し、校正処理を行う構成にしたことを特徴と
する請求項１に記載のＮＣ工作機械。
【請求項６】移動部（１４）がワークピースを配置す
るためのテーブル（１４）であることを特徴とする請求
項１に記載のＮＣ工作機械。
【請求項７】移動部（１３）が主軸（３１）を有する
主軸ヘッド（１３）であることを特徴とする請求項１に
記載のＮＣ工作機械。
【請求項８】位置センサ（２１、２２）が主軸ヘッド
（１３）に取り付けたツール（３２）の高さ及び水平位
置を測定する構成になっていることを特徴とする請求項
７に記載のＮＣ工作機械。