JP2002018677A - 工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents
工作機械の熱変位補正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサを必要とせず、簡易で低コストで熱変
位を補正する。 【解決手段】 数値制御装置を用いて制御される工作機
械において、主軸や送り軸が回転し発熱することによる
熱変位に加えて、主軸モータや送り軸モータが発熱し熱
伝導することによる熱変位に対して補正量を求め、この
補正量に基づいて機械位置を補正する。また、送り軸の
全ストロークを有限個に分割した各区間毎について、送
り軸の軸移動による熱変位に対する補正量を求め、求め
た補正量に基づいて機械位置を補正する。
位を補正する。 【解決手段】 数値制御装置を用いて制御される工作機
械において、主軸や送り軸が回転し発熱することによる
熱変位に加えて、主軸モータや送り軸モータが発熱し熱
伝導することによる熱変位に対して補正量を求め、この
補正量に基づいて機械位置を補正する。また、送り軸の
全ストロークを有限個に分割した各区間毎について、送
り軸の軸移動による熱変位に対する補正量を求め、求め
た補正量に基づいて機械位置を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械における
熱変位補正方法に関する。
熱変位補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械において、送りねじや主軸はモ
ータによって駆動されることからモータの発熱、軸受の
回転による摩擦熱、送りねじのボールネジとボールナッ
トの係合部の摩擦熱によって、主軸や送りねじは膨張し
機械位置が変位する。すなわち、位置決めすべきワーク
と工具の相対位置関係にずれが生じる。この熱による機
械位置の変動は、精度の高い加工を行う場合に問題とな
る。
ータによって駆動されることからモータの発熱、軸受の
回転による摩擦熱、送りねじのボールネジとボールナッ
トの係合部の摩擦熱によって、主軸や送りねじは膨張し
機械位置が変位する。すなわち、位置決めすべきワーク
と工具の相対位置関係にずれが生じる。この熱による機
械位置の変動は、精度の高い加工を行う場合に問題とな
る。
【０００３】この熱による機械位置の変位を除去する方
法として、従来、冷却装置を設けたり、送りねじの設け
たり、送りねじに初期張力を与え、熱による膨張の影響
を受けないような構造としたり、変位センサや温度セン
サを設け、検出変位や検出温度に基づいて、指令位置を
補正する方法が採用されている。
法として、従来、冷却装置を設けたり、送りねじの設け
たり、送りねじに初期張力を与え、熱による膨張の影響
を受けないような構造としたり、変位センサや温度セン
サを設け、検出変位や検出温度に基づいて、指令位置を
補正する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】送りねじのボールネジ
に初期張力を与え、熱による膨張の影響を受けないよう
な構造としたり、センサを設けて熱変位を補正する方法
では、構造的限界や、センサの取り付け位置、センサを
クーラントや切り粉から保護しセンサの信頼性を得るた
めの手段を講じる必要がある等の問題がある。また、セ
ンサを設けた場合には、測定に時間がかかり、結果的に
加工時間が長くなったり、立ち上がり時の変位を補正で
きないという問題がある。
に初期張力を与え、熱による膨張の影響を受けないよう
な構造としたり、センサを設けて熱変位を補正する方法
では、構造的限界や、センサの取り付け位置、センサを
クーラントや切り粉から保護しセンサの信頼性を得るた
めの手段を講じる必要がある等の問題がある。また、セ
ンサを設けた場合には、測定に時間がかかり、結果的に
加工時間が長くなったり、立ち上がり時の変位を補正で
きないという問題がある。
【０００５】そこで、本発明の目的は、センサを必要と
せず、簡易で低コストで熱変位を補正できる熱変位補正
方法を提供することである。
せず、簡易で低コストで熱変位を補正できる熱変位補正
方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の形態は、
数値制御装置を用いて制御される工作機械において、主
軸が回転し発熱することによる熱変位に加えて、主軸モ
ータが発熱し熱伝導することによる熱変位に対して補正
量を求め、この補正量に基づいて機械位置を補正するも
のである。
数値制御装置を用いて制御される工作機械において、主
軸が回転し発熱することによる熱変位に加えて、主軸モ
ータが発熱し熱伝導することによる熱変位に対して補正
量を求め、この補正量に基づいて機械位置を補正するも
のである。
【０００７】第１の形態の補正方法は、主軸速度及び主
軸モータの負荷を検出する工程と、該主軸速度及び主軸
モータの負荷に基づいて平均主軸速度及び平均主軸モー
タ負荷を求める工程と、該平均主軸速度及び平均主軸モ
ータ負荷に基づいて主軸部熱変位量を求める工程と、該
主軸部熱変位量を打ち消す量を補正量とし、該補正量に
基づいて工作機械の送り軸の位置指令値を補正する工程
を含む。
軸モータの負荷を検出する工程と、該主軸速度及び主軸
モータの負荷に基づいて平均主軸速度及び平均主軸モー
タ負荷を求める工程と、該平均主軸速度及び平均主軸モ
ータ負荷に基づいて主軸部熱変位量を求める工程と、該
主軸部熱変位量を打ち消す量を補正量とし、該補正量に
基づいて工作機械の送り軸の位置指令値を補正する工程
を含む。
【０００８】主軸の発熱と主軸モータの発熱による熱変
位量を求める一方法として、予め主軸の回転速度及び主
軸モータの負荷から熱変位量を求める計算式を求めてお
く。実際の工作機械の駆動時における機械位置を補正す
るには、主軸の回転速度及び主軸モータの負荷をモニタ
リングし、モニタリングした主軸の回転速度及び主軸モ
ータの負荷を計算式に代入してそれぞれ主軸熱変位量及
び主軸モータ熱変位量を求める。求めた主軸熱変位量及
び主軸モータ熱変位量を加算して主軸部熱変位量とし、
この主軸部熱変位量を打ち消す量を補正量として求め、
求めた補正量に基づいて機械位置を補正する。
位量を求める一方法として、予め主軸の回転速度及び主
軸モータの負荷から熱変位量を求める計算式を求めてお
く。実際の工作機械の駆動時における機械位置を補正す
るには、主軸の回転速度及び主軸モータの負荷をモニタ
リングし、モニタリングした主軸の回転速度及び主軸モ
ータの負荷を計算式に代入してそれぞれ主軸熱変位量及
び主軸モータ熱変位量を求める。求めた主軸熱変位量及
び主軸モータ熱変位量を加算して主軸部熱変位量とし、
この主軸部熱変位量を打ち消す量を補正量として求め、
求めた補正量に基づいて機械位置を補正する。
【０００９】上記第１の形態による熱変位補正方法によ
れば、主軸が回転することによる発熱だけでなく、主軸
モータが発する熱を熱変位の要因として考慮することに
よって、タップなどの加減速の頻度が高く、主軸モータ
の発熱が大きい場合においても、主軸部の熱変位を正確
に補正することができる。なお、主軸部熱変位量には、
主軸や主軸モータから発熱量による熱変位の他、機械部
分を通して行われる放熱や熱伝導による熱変位を含める
こともできる。
れば、主軸が回転することによる発熱だけでなく、主軸
モータが発する熱を熱変位の要因として考慮することに
よって、タップなどの加減速の頻度が高く、主軸モータ
の発熱が大きい場合においても、主軸部の熱変位を正確
に補正することができる。なお、主軸部熱変位量には、
主軸や主軸モータから発熱量による熱変位の他、機械部
分を通して行われる放熱や熱伝導による熱変位を含める
こともできる。
【００１０】本発明の第２の形態は、数値制御装置を用
いて制御される工作機械において、送り軸の全ストロー
クを有限個に分割した区間毎の熱変位を用いるものであ
り、送り軸の全ストロークを有限個に分割した各区間毎
について、送り軸の軸移動による熱変位に対する補正量
を求め、求めた補正量に基づいて機械位置を補正するも
のである。第２の形態の補正方法は、送り軸の移動範囲
を分割して区間を設定する工程と、送り軸の位置を検出
する工程と、検出された位置に基づいて各区間における
平均移動速度を求める工程と、該各区間の平均移動速度
に基づいて各区間における熱変位量を求める工程と、基
準位置から補正位置までの各区間の熱変位量を加算し、
該加算値を送り軸部熱変位量とする工程と、送り軸部熱
変位量に主軸部熱変位量を加算した加算値を補正位置に
おける総熱変位量とする工程と、総熱変位量を打ち消す
量を補正量とし、送り軸の補正位置への移動において、
送り軸の位置指令値に対して補正量を加えることによっ
て補正を行う工程を含む。
いて制御される工作機械において、送り軸の全ストロー
クを有限個に分割した区間毎の熱変位を用いるものであ
り、送り軸の全ストロークを有限個に分割した各区間毎
について、送り軸の軸移動による熱変位に対する補正量
を求め、求めた補正量に基づいて機械位置を補正するも
のである。第２の形態の補正方法は、送り軸の移動範囲
を分割して区間を設定する工程と、送り軸の位置を検出
する工程と、検出された位置に基づいて各区間における
平均移動速度を求める工程と、該各区間の平均移動速度
に基づいて各区間における熱変位量を求める工程と、基
準位置から補正位置までの各区間の熱変位量を加算し、
該加算値を送り軸部熱変位量とする工程と、送り軸部熱
変位量に主軸部熱変位量を加算した加算値を補正位置に
おける総熱変位量とする工程と、総熱変位量を打ち消す
量を補正量とし、送り軸の補正位置への移動において、
送り軸の位置指令値に対して補正量を加えることによっ
て補正を行う工程を含む。
【００１１】送り軸による熱変位を求める一方法とし
て、分割された区間において移動速度をパラメータとす
る送り軸熱変位量計算式を用意しておく。実際の工作機
械の駆動時における機械位置を補正するには、送り軸の
位置をモニタリングし、モニタリングした位置から各区
間における送り軸の平均移動速度を各区間毎に求め、求
めた平均移動速度を送り軸熱変位量計算式に代入するこ
とによって熱変位量を求める。基準点から補正位置まで
の各区間の熱変位量を加算することによって補正位置に
おける補正量を求め、求めた補正量に基づいて機械位置
を補正する。また、計算式は当該区間における放熱や隣
接する区間からの熱伝導による熱変位を含む式とするこ
とができる。
て、分割された区間において移動速度をパラメータとす
る送り軸熱変位量計算式を用意しておく。実際の工作機
械の駆動時における機械位置を補正するには、送り軸の
位置をモニタリングし、モニタリングした位置から各区
間における送り軸の平均移動速度を各区間毎に求め、求
めた平均移動速度を送り軸熱変位量計算式に代入するこ
とによって熱変位量を求める。基準点から補正位置まで
の各区間の熱変位量を加算することによって補正位置に
おける補正量を求め、求めた補正量に基づいて機械位置
を補正する。また、計算式は当該区間における放熱や隣
接する区間からの熱伝導による熱変位を含む式とするこ
とができる。
【００１２】上記第２の形態による熱変位補正方法によ
れば、送り軸の全ストロークを分割した各区間につい
て、送りネジが実際に移動した区間における発熱と、隣
接する区間から熱伝導で伝わる発熱の影響を各区間毎に
推定し、各区間毎の熱変位量を基準点から補正位置まで
の熱変位を加算するため、位置によらない正確な補正を
行うことができる。また、主軸と送り軸の影響を考慮す
ることによって正確な補正を行うことができる。
れば、送り軸の全ストロークを分割した各区間につい
て、送りネジが実際に移動した区間における発熱と、隣
接する区間から熱伝導で伝わる発熱の影響を各区間毎に
推定し、各区間毎の熱変位量を基準点から補正位置まで
の熱変位を加算するため、位置によらない正確な補正を
行うことができる。また、主軸と送り軸の影響を考慮す
ることによって正確な補正を行うことができる。
【００１３】本発明の第３の形態は、数値制御装置を用
いて制御される工作機械において、送り軸に係わる熱変
位に加えて、送り軸モータによる熱変位を考慮するもの
である。送り軸部熱変位量は送りねじ部の発熱による変
位量と送り軸モータの発熱による熱変位量を含み、両熱
変位量に対する補正量を求め、この補正量に基づいて機
械位置を補正する。上記第３の形態による熱変位補正方
法によれば、送り軸の発熱に加えて送り軸モータの発熱
による影響を考慮して、正確な補正を行うことができ
る。
いて制御される工作機械において、送り軸に係わる熱変
位に加えて、送り軸モータによる熱変位を考慮するもの
である。送り軸部熱変位量は送りねじ部の発熱による変
位量と送り軸モータの発熱による熱変位量を含み、両熱
変位量に対する補正量を求め、この補正量に基づいて機
械位置を補正する。上記第３の形態による熱変位補正方
法によれば、送り軸の発熱に加えて送り軸モータの発熱
による影響を考慮して、正確な補正を行うことができ
る。
【００１４】本発明の第４の形態は、補正結果をフィー
ドバックして熱変位の計算式を修正するものであり、前
記第１〜３の形態のいずれかで求めた熱変位量と、実際
の機械位置とのずれから求めた変位量（補正誤差）を用
いて熱変位量の計算式に含まれる発熱係数を修正して補
正誤差を修正する。上記第４の形態による熱変位補正方
法によれば、実際の駆動状態に応じて正確な補正を行う
ことができる。
ドバックして熱変位の計算式を修正するものであり、前
記第１〜３の形態のいずれかで求めた熱変位量と、実際
の機械位置とのずれから求めた変位量（補正誤差）を用
いて熱変位量の計算式に含まれる発熱係数を修正して補
正誤差を修正する。上記第４の形態による熱変位補正方
法によれば、実際の駆動状態に応じて正確な補正を行う
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明を適用す
る工作機械の立型ボール盤１の概略図である。図１中に
おいて、６２は主軸モータ、５２は垂直送り軸であるＺ
軸用サーボモータ、１０は該立型ボール盤を制御する制
御装置としての数値制御装置（ＣＮＣ）、Ｔはテーブ
ル、６４は主軸、６５は主軸６４Ｂに取り付けられた工
具である。テーブルＴは図示しないＸ軸，Ｙ軸用サーボ
モータによってＺ軸に垂直な方向で互いに直交するＸ
軸，Ｙ軸方向に移動するものである。この立型ボール盤
１の構成は、従来のものとなんら変わらないものである
ため、詳細は省略する。
を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明を適用す
る工作機械の立型ボール盤１の概略図である。図１中に
おいて、６２は主軸モータ、５２は垂直送り軸であるＺ
軸用サーボモータ、１０は該立型ボール盤を制御する制
御装置としての数値制御装置（ＣＮＣ）、Ｔはテーブ
ル、６４は主軸、６５は主軸６４Ｂに取り付けられた工
具である。テーブルＴは図示しないＸ軸，Ｙ軸用サーボ
モータによってＺ軸に垂直な方向で互いに直交するＸ
軸，Ｙ軸方向に移動するものである。この立型ボール盤
１の構成は、従来のものとなんら変わらないものである
ため、詳細は省略する。
【００１６】図２は上記立型ボール盤の数値制御装置１
０の要部を示す機能ブロック図である。数値制御装置１
０のプロセッサ１１は数値制御装置１０を全体的に制御
するプロセッサである。このプロセッサ１１は、ＲＯＭ
１２に格納されたシステムプログラムをバス２１を介し
て読み出し、このシステムプログラムに従って数値制御
装置１０を全体的に制御する。ＲＡＭ１３には一時的な
計算データや表示データ及びＣＲＴ／ＭＤＩユニット７
０を介してオペレータが入力した各種データ等が格納さ
れる。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバッ
アップされ、数値制御装置１０の電源がオフにされても
記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成され、
後述する熱変位測定プログラムや補正量更新プログラ
ム、インターフェース１５を介して読み込まれた後述す
る加工プログラム、ＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０を介し
て入力された加工プログラム等が記憶されるようになっ
ている。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成
及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動
運転のための処理を実施するための各種のシステムプロ
グラムがあらかじめ書き込まれている。
０の要部を示す機能ブロック図である。数値制御装置１
０のプロセッサ１１は数値制御装置１０を全体的に制御
するプロセッサである。このプロセッサ１１は、ＲＯＭ
１２に格納されたシステムプログラムをバス２１を介し
て読み出し、このシステムプログラムに従って数値制御
装置１０を全体的に制御する。ＲＡＭ１３には一時的な
計算データや表示データ及びＣＲＴ／ＭＤＩユニット７
０を介してオペレータが入力した各種データ等が格納さ
れる。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバッ
アップされ、数値制御装置１０の電源がオフにされても
記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成され、
後述する熱変位測定プログラムや補正量更新プログラ
ム、インターフェース１５を介して読み込まれた後述す
る加工プログラム、ＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０を介し
て入力された加工プログラム等が記憶されるようになっ
ている。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成
及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動
運転のための処理を実施するための各種のシステムプロ
グラムがあらかじめ書き込まれている。
【００１７】インターフェース１５は数値制御装置１０
に接続可能な外部機器のためのインターフェースであ
り、紙テープリーダーや紙テープパンチャー及び外部記
憶装置等の外部機器７２が接続される。紙テープリーダ
ーや外部記憶装置からは加工プログラム、後述する熱変
位測定プログラム等が読み込まれ、また、数値制御装置
１０内で編集された加工プログラムを紙テープパンチャ
ーや外部記憶装置に出力することができる。ＰＭＣ（プ
ログラマブル・マシン・コントローラー）１６は、数値
制御装置１０に内臓されたシーケンスプログラムで立型
ボール盤（工作機械）１側の補助装置等を制御する。即
ち、加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能及びＴ
機能に従って、これらシーケンスプログラムで補助装置
側で必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１７から補助
装置側に出力する。この出力信号により各種アクチュエ
ーター等の補助装置が作動する。また、工作機械１の本
体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、
必要な処理をして、プロセッサ１１に渡す。
に接続可能な外部機器のためのインターフェースであ
り、紙テープリーダーや紙テープパンチャー及び外部記
憶装置等の外部機器７２が接続される。紙テープリーダ
ーや外部記憶装置からは加工プログラム、後述する熱変
位測定プログラム等が読み込まれ、また、数値制御装置
１０内で編集された加工プログラムを紙テープパンチャ
ーや外部記憶装置に出力することができる。ＰＭＣ（プ
ログラマブル・マシン・コントローラー）１６は、数値
制御装置１０に内臓されたシーケンスプログラムで立型
ボール盤（工作機械）１側の補助装置等を制御する。即
ち、加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能及びＴ
機能に従って、これらシーケンスプログラムで補助装置
側で必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１７から補助
装置側に出力する。この出力信号により各種アクチュエ
ーター等の補助装置が作動する。また、工作機械１の本
体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、
必要な処理をして、プロセッサ１１に渡す。
【００１８】立型ボール盤１の各軸の現在位置、アラー
ム、パラメータ、画像データ等の画像信号はＣＲＴ／Ｍ
ＤＩユニット７０に送られ、そのディスプレイに表示さ
れる。ＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキ
ーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタ
ーフェース１８はＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０のキーボ
ードからのデータを受けてプロセッサ１１に渡す。イン
ターフェース１９は手動パルス発生器７１に接続され、
手動パルス発生器７１からのパルスを受ける。手動パル
ス発生器７１は立型ボール盤１の操作盤に実装され、手
動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で工作機械１
の可動部を精密に位置決めするために使用される。
ム、パラメータ、画像データ等の画像信号はＣＲＴ／Ｍ
ＤＩユニット７０に送られ、そのディスプレイに表示さ
れる。ＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキ
ーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタ
ーフェース１８はＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０のキーボ
ードからのデータを受けてプロセッサ１１に渡す。イン
ターフェース１９は手動パルス発生器７１に接続され、
手動パルス発生器７１からのパルスを受ける。手動パル
ス発生器７１は立型ボール盤１の操作盤に実装され、手
動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で工作機械１
の可動部を精密に位置決めするために使用される。
【００１９】立型ボール盤１のテーブルＴを移動させる
Ｘ，Ｙ軸の軸制御回路及びＺ軸の軸制御回路３０〜３２
はプロセッサ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸
の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボア
ンプ４０〜４２はこの指令を受けて立型ボール盤１の各
軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボ
モータ５０〜５２には位置検出用のパルスコーダが内蔵
されており、このパルスコーダからの位置信号がパルス
列としてフィードバックされる。場合によっては、位置
検出器としてリニアスケールが使用される。また、パル
ス列をＦ／Ｖ（電圧／周波数）変換することにより、速
度信号を生成することができる。図２ではこれらの位置
信号のフィードバック及び速度フィードバックの説明を
省略している。
Ｘ，Ｙ軸の軸制御回路及びＺ軸の軸制御回路３０〜３２
はプロセッサ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸
の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボア
ンプ４０〜４２はこの指令を受けて立型ボール盤１の各
軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボ
モータ５０〜５２には位置検出用のパルスコーダが内蔵
されており、このパルスコーダからの位置信号がパルス
列としてフィードバックされる。場合によっては、位置
検出器としてリニアスケールが使用される。また、パル
ス列をＦ／Ｖ（電圧／周波数）変換することにより、速
度信号を生成することができる。図２ではこれらの位置
信号のフィードバック及び速度フィードバックの説明を
省略している。
【００２０】スピンドル制御回路６０は、立型ボール盤
１への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にス
ピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１は
このスピンドル速度信号を受けて、立型ボール盤１への
主軸モータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具
を駆動する。主軸モータ６２には歯車あるいはベルト等
でポジションコーダ６３が結合され、該ポジションコー
ダ６３が主軸６４の回転に同期して帰還パルスを出力
し、その帰還パルスはインターフェース２０を経由して
プロセッサ１１によって読み取られる。６５は現時時刻
に同期するように調整された時計装置である。また、後
述する熱変位データを得る際に立型ボール盤１のテーブ
ルＴに取り付けられる変位測定器（検出スイッチ）Ｓは
Ｉ／Ｏユニット１７に接続され、ＰＭＣ１６を介してプ
ロセッサ１１によりそのＯＮ／ＯＦＦ状態が確認され
る。
１への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にス
ピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１は
このスピンドル速度信号を受けて、立型ボール盤１への
主軸モータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具
を駆動する。主軸モータ６２には歯車あるいはベルト等
でポジションコーダ６３が結合され、該ポジションコー
ダ６３が主軸６４の回転に同期して帰還パルスを出力
し、その帰還パルスはインターフェース２０を経由して
プロセッサ１１によって読み取られる。６５は現時時刻
に同期するように調整された時計装置である。また、後
述する熱変位データを得る際に立型ボール盤１のテーブ
ルＴに取り付けられる変位測定器（検出スイッチ）Ｓは
Ｉ／Ｏユニット１７に接続され、ＰＭＣ１６を介してプ
ロセッサ１１によりそのＯＮ／ＯＦＦ状態が確認され
る。
【００２１】この変位測定器は高さを可変とすることが
でき、工具６５の先端作用面のＺ軸方向から接触を検出
するよう構成される。また、必要に応じて、工具の外周
作用面のＸ軸方向からの接触を検出する変位測定器や、
工具の外周作用面のＹ軸方向からの接触を検出する変位
測定器を設けることもできる。図３は、工作機械で加工
を開始し、主軸や送り軸を駆動した際の発熱による主軸
や各軸の伸び、駆動を停止した際の放熱による主軸や各
軸の縮みの状態を示す図である。主軸や送り軸は発熱に
より伸び、最初は急激に伸びた後、発熱と放熱のバラン
スがとれるにつれて伸びの増加量は鈍化する。一方、加
工を停止したり移動と停止すると、放熱によって縮む。
これによって熱変位曲線が形成される。
でき、工具６５の先端作用面のＺ軸方向から接触を検出
するよう構成される。また、必要に応じて、工具の外周
作用面のＸ軸方向からの接触を検出する変位測定器や、
工具の外周作用面のＹ軸方向からの接触を検出する変位
測定器を設けることもできる。図３は、工作機械で加工
を開始し、主軸や送り軸を駆動した際の発熱による主軸
や各軸の伸び、駆動を停止した際の放熱による主軸や各
軸の縮みの状態を示す図である。主軸や送り軸は発熱に
より伸び、最初は急激に伸びた後、発熱と放熱のバラン
スがとれるにつれて伸びの増加量は鈍化する。一方、加
工を停止したり移動と停止すると、放熱によって縮む。
これによって熱変位曲線が形成される。
【００２２】本発明は、工作機械を実験駆動することに
よって、発熱、放熱による主軸や送り軸の熱変位曲線を
測定し、測定した熱変位曲線に基づいて熱変位量の計算
式を求め、記憶する。工作機械を駆動する場合には、こ
の熱変位量の計算式に基づいて指令位置を補正する。
よって、発熱、放熱による主軸や送り軸の熱変位曲線を
測定し、測定した熱変位曲線に基づいて熱変位量の計算
式を求め、記憶する。工作機械を駆動する場合には、こ
の熱変位量の計算式に基づいて指令位置を補正する。
【００２３】はじめに、主軸及び主軸モータによる熱変
位補正の態様について説明する。主軸が回転することに
よる発熱、及び主軸モータを駆動して生じる熱が熱伝導
することによる発熱によって形成される熱変位を求め
る。この場合、主軸の熱変位はＺ軸の位置変位として現
れるから、Ｚ軸の位置変位を測定し、主軸の熱変位を測
定する。熱変位測定は、主軸モータを所定回転速度で回
転させ、所定時間間隔毎に、変位測定器は高さを調整し
て工具の先端作用面をＺ軸方向から接触させることによ
って主軸の熱変位を測定する。測定データは、主軸モー
タの回転速度や取り付ける工具等を変更することによっ
て、複数種のデータを求めることができる。
位補正の態様について説明する。主軸が回転することに
よる発熱、及び主軸モータを駆動して生じる熱が熱伝導
することによる発熱によって形成される熱変位を求め
る。この場合、主軸の熱変位はＺ軸の位置変位として現
れるから、Ｚ軸の位置変位を測定し、主軸の熱変位を測
定する。熱変位測定は、主軸モータを所定回転速度で回
転させ、所定時間間隔毎に、変位測定器は高さを調整し
て工具の先端作用面をＺ軸方向から接触させることによ
って主軸の熱変位を測定する。測定データは、主軸モー
タの回転速度や取り付ける工具等を変更することによっ
て、複数種のデータを求めることができる。
【００２４】主軸の熱変位量を推定する計算式は以下の
式（１）で表されるものとし、測定データから主軸の回
転速度をモニタリングすることによって、式（１）を確
定する。 δn＝δn-1＋Ａ１n−Ｂ１n＋Ｃn-1 …（１） Ｃn＝Ｃn-1＋Ａ２n−Ｂ２n−δn-1 …（２） ここで、ｎをサンプリング時刻として、 δn：主軸部全体の伸び（主軸部熱変位量） Ａ１n：主軸の単位時間あたりの発熱による伸び Ｂ１n：主軸の単位時間あたりの放熱による縮み Ｃn ：主軸モータからの熱伝導による変位量 Ａ２n：主軸モータの単位時間あたりの発熱による伸び
（換算値） Ｂ２n：主軸モータの単位時間あたりの放熱による縮み
（換算値） である。
式（１）で表されるものとし、測定データから主軸の回
転速度をモニタリングすることによって、式（１）を確
定する。 δn＝δn-1＋Ａ１n−Ｂ１n＋Ｃn-1 …（１） Ｃn＝Ｃn-1＋Ａ２n−Ｂ２n−δn-1 …（２） ここで、ｎをサンプリング時刻として、 δn：主軸部全体の伸び（主軸部熱変位量） Ａ１n：主軸の単位時間あたりの発熱による伸び Ｂ１n：主軸の単位時間あたりの放熱による縮み Ｃn ：主軸モータからの熱伝導による変位量 Ａ２n：主軸モータの単位時間あたりの発熱による伸び
（換算値） Ｂ２n：主軸モータの単位時間あたりの放熱による縮み
（換算値） である。
【００２５】発熱による伸びを表す式は、図３に示す熱
変位曲線を近似するＡαの式で表すことができるとし
て、Ａ１nは単位時間あたりの主軸回転速度Ｓnをパラメ
ータとする関数ｆ１（Ｓn）で表される。 Ａ１n＝ｋ１・ｆ１（Ｓn）α 1 …（３） ｆ１（Ｓn）は主軸回転速度Ｓｉによる関数であり、 ｆ１（Ｓn）＝ｋ１・｛（Ｓ１＋Ｓ２＋…＋Ｓｉ＋…＋
ＳＮ）｝／Ｎ また、Ａ２nは単位時間あたりの主軸モータ負荷Ｌｎを
パラメータとする関数ｆ（Ｌn）で表される。関数ｆ２
（Ｌn）は以下の式で表されるものとする。 Ａ２n＝ｋ２・ｆ２（Ｌn）α 2 ＝ｋ２・｛（Ｌ１＋…＋Ｌｉ＋…＋ＬＮ）／Ｎ｝α 2 …（４） また、放熱による縮みを表す式は、図３に示す熱変位曲
線を近似するＢβの式で表すことができるとして、主軸
の単位時間あたりの放熱による縮みＢ１n及び主軸モー
タの単位時間あたりの放熱による縮みＢ２nは、以下の
式（５），（６）で表されるものとする。 Ｂ１n＝ｋ３・δn-1 α 3 …（５） Ｂ２n＝ｋ４・δn-1 α 4 …（６） なお、Ｎは単位時間内における総データ数、α１，α
２，α３，α４、ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４は係数であ
る。上記各係数は、測定データによる熱変位曲線に近似
するように最小自乗法等によって求めることができる。
変位曲線を近似するＡαの式で表すことができるとし
て、Ａ１nは単位時間あたりの主軸回転速度Ｓnをパラメ
ータとする関数ｆ１（Ｓn）で表される。 Ａ１n＝ｋ１・ｆ１（Ｓn）α 1 …（３） ｆ１（Ｓn）は主軸回転速度Ｓｉによる関数であり、 ｆ１（Ｓn）＝ｋ１・｛（Ｓ１＋Ｓ２＋…＋Ｓｉ＋…＋
ＳＮ）｝／Ｎ また、Ａ２nは単位時間あたりの主軸モータ負荷Ｌｎを
パラメータとする関数ｆ（Ｌn）で表される。関数ｆ２
（Ｌn）は以下の式で表されるものとする。 Ａ２n＝ｋ２・ｆ２（Ｌn）α 2 ＝ｋ２・｛（Ｌ１＋…＋Ｌｉ＋…＋ＬＮ）／Ｎ｝α 2 …（４） また、放熱による縮みを表す式は、図３に示す熱変位曲
線を近似するＢβの式で表すことができるとして、主軸
の単位時間あたりの放熱による縮みＢ１n及び主軸モー
タの単位時間あたりの放熱による縮みＢ２nは、以下の
式（５），（６）で表されるものとする。 Ｂ１n＝ｋ３・δn-1 α 3 …（５） Ｂ２n＝ｋ４・δn-1 α 4 …（６） なお、Ｎは単位時間内における総データ数、α１，α
２，α３，α４、ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４は係数であ
る。上記各係数は、測定データによる熱変位曲線に近似
するように最小自乗法等によって求めることができる。
【００２６】従って、主軸部熱変位量は、主軸速度及び
主軸モータの負荷をパラメータとして表すことができ
る。熱変位補正を行う場合には、速度や負荷の時間的変
動分の影響を除去するために、平均主軸速度及び平均主
軸モータ負荷を計算式に適用する。なお、主軸モータの
負荷はロードメータによって求めることができる。
主軸モータの負荷をパラメータとして表すことができ
る。熱変位補正を行う場合には、速度や負荷の時間的変
動分の影響を除去するために、平均主軸速度及び平均主
軸モータ負荷を計算式に適用する。なお、主軸モータの
負荷はロードメータによって求めることができる。
【００２７】図４は主軸及び主軸モータによる熱変位補
正の一例であり、図４（ａ）は主軸モータの発熱による
影響を考慮しない場合であり、主軸で形成される発熱に
よる熱変位補正値を実測値と比較して示している。ま
た、図４（ｂ）は主軸モータの発熱による影響を考慮し
た場合であり、主軸で形成される発熱による熱変位補正
に加えて主軸モータで形成される発熱による熱変位補正
を実測値と比較して示している。図４から、主軸モータ
の発熱による影響を考慮することによって、ほぼ正確に
近似していることが観察される。
正の一例であり、図４（ａ）は主軸モータの発熱による
影響を考慮しない場合であり、主軸で形成される発熱に
よる熱変位補正値を実測値と比較して示している。ま
た、図４（ｂ）は主軸モータの発熱による影響を考慮し
た場合であり、主軸で形成される発熱による熱変位補正
に加えて主軸モータで形成される発熱による熱変位補正
を実測値と比較して示している。図４から、主軸モータ
の発熱による影響を考慮することによって、ほぼ正確に
近似していることが観察される。
【００２８】次に、送り軸の熱変位の補正を、送り軸の
全ストロークを有限個の区間に分割し、各区間毎の熱変
位を用いて行う熱変位補正の態様について説明する。本
発明の第２の態様では、送り軸の全ストロークを有限個
の区間に分割する。図５は、送り軸の分割区間を説明す
るための概略図である。図５において、送り軸の全スト
ロークをＸ個の有限個の区間に分割し、基準位置に隣接
する区間を区間０とし、基準位置から最も離れた区間を
区間Ｘとしている。
全ストロークを有限個の区間に分割し、各区間毎の熱変
位を用いて行う熱変位補正の態様について説明する。本
発明の第２の態様では、送り軸の全ストロークを有限個
の区間に分割する。図５は、送り軸の分割区間を説明す
るための概略図である。図５において、送り軸の全スト
ロークをＸ個の有限個の区間に分割し、基準位置に隣接
する区間を区間０とし、基準位置から最も離れた区間を
区間Ｘとしている。
【００２９】時刻ｎにおける区間Ｉの熱変位量をδnIと
すると、区間Ｉの熱変位量をδnIは以下の式で表され
る。 δnI＝δ(n-1)I＋Ａ３n I−Ｂ３n I＋Ｄn I …（８） Ｄn I＝ｋ６・｛δ(n-1)I+1＋δ(n-1)I-1−２・δ(n-1)I｝…（９） ここで、ｎをサンプリング時刻として、 δnI：区間Ｉの熱変位量 Ａ３nI：区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の発熱による
伸び Ｂ３nI：区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の放熱による
縮み ＤnI ：区間Ｉに隣接する区間からの熱伝導による変位
量 である。
すると、区間Ｉの熱変位量をδnIは以下の式で表され
る。 δnI＝δ(n-1)I＋Ａ３n I−Ｂ３n I＋Ｄn I …（８） Ｄn I＝ｋ６・｛δ(n-1)I+1＋δ(n-1)I-1−２・δ(n-1)I｝…（９） ここで、ｎをサンプリング時刻として、 δnI：区間Ｉの熱変位量 Ａ３nI：区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の発熱による
伸び Ｂ３nI：区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の放熱による
縮み ＤnI ：区間Ｉに隣接する区間からの熱伝導による変位
量 である。
【００３０】ここで、Ａ３n Iは単位時間あたりの送り軸
の平均移動速度ｖｎをパラメータとする関数ｆ３
（ｖn）で表される。 Ａ３n I＝ｋ５・ｆ３（ｖnI）α 5 …（１０） ｆ３（ｖnI）は送り軸の平均移動速度ｖｎによる関数で
あり、 ｆ３（ｖnI）＝［｛（｜ｘ1−ｘ0｜／ΔＴ）＋…＋（｜
ｘi−ｘi-1｜／ΔＴ）＋…＋（｜ｘN−ｘN-1｜／Δ
Ｔ）｝／Ｋ］ ｘi：位置 ΔＴ：サンプリングタイム Ｋ：位置補正単位時間における速度が０でないデータ数 また、区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の放熱による縮
み、及び外気への放熱による縮みを表す式は、図３に示
す熱変位曲線を近似するＢβの式で表すことができると
して、送り軸の単位時間あたりの放熱による縮みＢ３nI
は、以下の式（１１）で表されるものとする。 Ｂ３n＝ｋ８・δn-1 α 6 …（１１） なお、α５，α６，ｋ５，ｋ６は係数である。従って、
送り軸の移動範囲を分割した各区間の熱変位量は、送り
軸の平均移動速度をパラメータとして表すことができ
る。熱変位補正を行う場合には、送り軸の各区間の位置
を検出し、該位置の変化から平均移動速度を求め、求め
た平均移動速度を計算式に適用する。
の平均移動速度ｖｎをパラメータとする関数ｆ３
（ｖn）で表される。 Ａ３n I＝ｋ５・ｆ３（ｖnI）α 5 …（１０） ｆ３（ｖnI）は送り軸の平均移動速度ｖｎによる関数で
あり、 ｆ３（ｖnI）＝［｛（｜ｘ1−ｘ0｜／ΔＴ）＋…＋（｜
ｘi−ｘi-1｜／ΔＴ）＋…＋（｜ｘN−ｘN-1｜／Δ
Ｔ）｝／Ｋ］ ｘi：位置 ΔＴ：サンプリングタイム Ｋ：位置補正単位時間における速度が０でないデータ数 また、区間Ｉの単位時間あたりの送り軸の放熱による縮
み、及び外気への放熱による縮みを表す式は、図３に示
す熱変位曲線を近似するＢβの式で表すことができると
して、送り軸の単位時間あたりの放熱による縮みＢ３nI
は、以下の式（１１）で表されるものとする。 Ｂ３n＝ｋ８・δn-1 α 6 …（１１） なお、α５，α６，ｋ５，ｋ６は係数である。従って、
送り軸の移動範囲を分割した各区間の熱変位量は、送り
軸の平均移動速度をパラメータとして表すことができ
る。熱変位補正を行う場合には、送り軸の各区間の位置
を検出し、該位置の変化から平均移動速度を求め、求め
た平均移動速度を計算式に適用する。
【００３１】全ストロークをＸ個の有限個の区間に分割
したとき、送り軸の熱変位によって生じる位置Ｘにおけ
る熱変位量（送り軸熱変位量）ＬnXは、式（８）で表さ
れる各区間Ｉ毎の熱変位量を基準位置から位置Ｘまで加
算することによって以下の式（１２）で表される。 ＬnX＝δn0＋δn1＋…＋δnI＋…＋δnX …（１２） 図６は、実際に送り軸を早送り、切削送り動作をさせた
ときの、Ｚ＝−１００ｍｍでの熱変位量と、式（８），
（１２）を用いて、８ｍｓ（ミリ秒）毎に送り軸の位置
をサンプリングし、１秒（単位時間）毎に熱変位量を計
算した演算結果とを比較して示している。ほぼ正確に近
似していることが観察される。
したとき、送り軸の熱変位によって生じる位置Ｘにおけ
る熱変位量（送り軸熱変位量）ＬnXは、式（８）で表さ
れる各区間Ｉ毎の熱変位量を基準位置から位置Ｘまで加
算することによって以下の式（１２）で表される。 ＬnX＝δn0＋δn1＋…＋δnI＋…＋δnX …（１２） 図６は、実際に送り軸を早送り、切削送り動作をさせた
ときの、Ｚ＝−１００ｍｍでの熱変位量と、式（８），
（１２）を用いて、８ｍｓ（ミリ秒）毎に送り軸の位置
をサンプリングし、１秒（単位時間）毎に熱変位量を計
算した演算結果とを比較して示している。ほぼ正確に近
似していることが観察される。
【００３２】送り軸の熱変位量測定は、例えば、図７に
示すフローチャートに従って求めることができる。ま
ず、高さ調節可能な変位測定器ＳをテーブルＴに取り付
け、主軸６４に先端が平らな工具（エンドミル等）６５
を装着し、インターフェース１５を介して不揮発性メモ
リ１４に変位測定プログラムを格納し、さらに、熱変位
データを得るためのＺ軸の全ストローク、分割数Ｉ、測
定回数等をＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０から設定し、熱
変位測定プログラムの実行を指令する。
示すフローチャートに従って求めることができる。ま
ず、高さ調節可能な変位測定器ＳをテーブルＴに取り付
け、主軸６４に先端が平らな工具（エンドミル等）６５
を装着し、インターフェース１５を介して不揮発性メモ
リ１４に変位測定プログラムを格納し、さらに、熱変位
データを得るためのＺ軸の全ストローク、分割数Ｉ、測
定回数等をＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０から設定し、熱
変位測定プログラムの実行を指令する。
【００３３】熱変位測定プログラムを実行する指令が入
力されると、プロセッサ１１は図７に示す処理を開始す
る。まず、測定回数をカウントするカウンタｎを「０」
にセットし（ステップＳ１）、送り軸の全ストロークを
分割した分割区間を定めるカウンタｉを「０」にセット
する（ステップＳ２）。Ｘ，Ｙ軸を駆動してテーブルＴ
の位置を調節し、主軸に対する変位測定器Ｓの位置を定
めた後、変位測定器Ｓの高さを調節して設定区間ｉに位
置決めし（ステップＳ３）、変位測定器Ｓによって設定
区間ｉの変位を測定する（ステップＳ４）。カウンタｉ
に「１」を加えて次の設定区間ｉに変更し（ステップＳ
５）、ステップＳ３，４，５の処理をカウンタｉが
「Ｉ」となるまで繰り返し、これによって分割した全区
間の変位データを求める（ステップＳ６）。カウンタｎ
に「１」を加えて（ステップＳ７）、カウンタｎと設定
測定回数Ｎと比較し、ステップＳ２〜ステップＳ６の処
理を測定回数Ｎ繰り返す（ステップＳ８）。上記工程に
よって、送り軸の全ストロークを分割したときの各分割
区間の変位データを求めることができる。
力されると、プロセッサ１１は図７に示す処理を開始す
る。まず、測定回数をカウントするカウンタｎを「０」
にセットし（ステップＳ１）、送り軸の全ストロークを
分割した分割区間を定めるカウンタｉを「０」にセット
する（ステップＳ２）。Ｘ，Ｙ軸を駆動してテーブルＴ
の位置を調節し、主軸に対する変位測定器Ｓの位置を定
めた後、変位測定器Ｓの高さを調節して設定区間ｉに位
置決めし（ステップＳ３）、変位測定器Ｓによって設定
区間ｉの変位を測定する（ステップＳ４）。カウンタｉ
に「１」を加えて次の設定区間ｉに変更し（ステップＳ
５）、ステップＳ３，４，５の処理をカウンタｉが
「Ｉ」となるまで繰り返し、これによって分割した全区
間の変位データを求める（ステップＳ６）。カウンタｎ
に「１」を加えて（ステップＳ７）、カウンタｎと設定
測定回数Ｎと比較し、ステップＳ２〜ステップＳ６の処
理を測定回数Ｎ繰り返す（ステップＳ８）。上記工程に
よって、送り軸の全ストロークを分割したときの各分割
区間の変位データを求めることができる。
【００３４】次に、本発明の第３の態様について説明す
る。第３の態様は、送り軸の送りネジが回転し発熱する
ことによる変位と、送り軸モータが発熱することによる
変位を考慮するものであり、この場合に熱変位補正の計
算式は、前記した第２の態様の熱変位補正の計算式に、
送り軸モータが発熱し熱伝導することによる影響の項を
加えることによって形成することができる。送り軸の熱
変位において、送り軸の送りネジが回転し発熱すること
による変位は、前記式（８）の計算式で表される。一
方、送り軸モータが発熱し熱伝導することによる影響
は、送り軸の全ストローク中の各分割区間の内で送り軸
モータに隣接する区間に最も大きくなり、該区間に隣接
する区間に対する影響は順に減少していく。
る。第３の態様は、送り軸の送りネジが回転し発熱する
ことによる変位と、送り軸モータが発熱することによる
変位を考慮するものであり、この場合に熱変位補正の計
算式は、前記した第２の態様の熱変位補正の計算式に、
送り軸モータが発熱し熱伝導することによる影響の項を
加えることによって形成することができる。送り軸の熱
変位において、送り軸の送りネジが回転し発熱すること
による変位は、前記式（８）の計算式で表される。一
方、送り軸モータが発熱し熱伝導することによる影響
は、送り軸の全ストローク中の各分割区間の内で送り軸
モータに隣接する区間に最も大きくなり、該区間に隣接
する区間に対する影響は順に減少していく。
【００３５】そこで、送り軸モータの発熱量が少ない場
合には、送り軸モータに隣接する区間のみについて熱変
位量を考慮すれば十分であるため、送り軸モータが発熱
し熱伝導することによる影響を送り軸モータに隣接する
区間（ここでは区間０とする）のみについて考慮する
と、この区間の熱変位量δn0は前記計算式（８）に、送
り軸モータの発熱による熱変位量Ｈを加算した以下の式
（１３）で表すことができる。 δn0＝δ(n-1)0＋Ａ３n0−Ｂ３n0＋Ｄn0＋Ｈ …（１３） 送り軸モータの発熱が励磁による発熱が支配的である場
合には、Ｈは送り軸モータの励磁発熱による熱変位量と
し、工作機械が非常停止状態などで送り軸モータが励磁
されていない場合には、０とすることができる。
合には、送り軸モータに隣接する区間のみについて熱変
位量を考慮すれば十分であるため、送り軸モータが発熱
し熱伝導することによる影響を送り軸モータに隣接する
区間（ここでは区間０とする）のみについて考慮する
と、この区間の熱変位量δn0は前記計算式（８）に、送
り軸モータの発熱による熱変位量Ｈを加算した以下の式
（１３）で表すことができる。 δn0＝δ(n-1)0＋Ａ３n0−Ｂ３n0＋Ｄn0＋Ｈ …（１３） 送り軸モータの発熱が励磁による発熱が支配的である場
合には、Ｈは送り軸モータの励磁発熱による熱変位量と
し、工作機械が非常停止状態などで送り軸モータが励磁
されていない場合には、０とすることができる。
【００３６】また、前記計算式（１３）は、送り軸モー
タの発熱量が少ないと仮定し変位量Ｈは他の要素の影響
を無視した値としているが、送り軸モータの発熱量が大
きい場合には、他の要素の影響を考慮した以下の計算式
（１４）が有効である。 δn0 ＝δ(n-1)0＋Ａ３n0−Ｂ３n0＋Ｄn0＋Ｈn-1 …（１４） Ｈn＝δ(n-1)1＋（Ｈn-1＋Ａ４n＋Ｂ４n）−２δ(n-1)0…（１５） ここで、 Ａ４n：送り軸モータの単位時間あたりの発熱による伸
び（換算値） Ｂ４n：送り軸モータの単位時間あたりの放熱による縮
み（換算値） である。なお、送り軸モータと隣接する区間以外の区間
については、前記式（８）を用いることができ、また、
各位置における熱変位量ＬnXは前記式（１２）で表すこ
とができる。
タの発熱量が少ないと仮定し変位量Ｈは他の要素の影響
を無視した値としているが、送り軸モータの発熱量が大
きい場合には、他の要素の影響を考慮した以下の計算式
（１４）が有効である。 δn0 ＝δ(n-1)0＋Ａ３n0−Ｂ３n0＋Ｄn0＋Ｈn-1 …（１４） Ｈn＝δ(n-1)1＋（Ｈn-1＋Ａ４n＋Ｂ４n）−２δ(n-1)0…（１５） ここで、 Ａ４n：送り軸モータの単位時間あたりの発熱による伸
び（換算値） Ｂ４n：送り軸モータの単位時間あたりの放熱による縮
み（換算値） である。なお、送り軸モータと隣接する区間以外の区間
については、前記式（８）を用いることができ、また、
各位置における熱変位量ＬnXは前記式（１２）で表すこ
とができる。
【００３７】図８は、実際に送り軸を早送り速度で動作
させたときの、Ｚ＝−２５０ｍｍでの熱変位量と、式
（１４），式（１２）を用いて熱変位量を計算した演算
結果とを比較して示している。図８（ａ）は電源をオン
した直後に測定を開始した場合であり、図８（ｂ）は電
源をオンして３時間経過し、送り軸モータの励磁熱によ
る変位後に測定を開始した場合である。いずれの場合に
おいても、ほぼ正確に近似していることが観察される。
させたときの、Ｚ＝−２５０ｍｍでの熱変位量と、式
（１４），式（１２）を用いて熱変位量を計算した演算
結果とを比較して示している。図８（ａ）は電源をオン
した直後に測定を開始した場合であり、図８（ｂ）は電
源をオンして３時間経過し、送り軸モータの励磁熱によ
る変位後に測定を開始した場合である。いずれの場合に
おいても、ほぼ正確に近似していることが観察される。
【００３８】次に、本発明の第４の態様について説明す
る。第４の態様は、第２、第３の態様で示す送り軸に係
る熱変位量に加えて、第１の態様で示す主軸に係る熱変
位量を考慮するものであり、これによって、主軸の係る
熱変位と送り軸に係る熱変位の両熱変位に対する補正を
行うものである。
る。第４の態様は、第２、第３の態様で示す送り軸に係
る熱変位量に加えて、第１の態様で示す主軸に係る熱変
位量を考慮するものであり、これによって、主軸の係る
熱変位と送り軸に係る熱変位の両熱変位に対する補正を
行うものである。
【００３９】主軸に係る熱変位量は前記式（１）で表さ
れ、送り軸に係る熱変位量は前記式（１２）で表され
る。そこで、主軸に係る熱変位量と送り軸に係る熱変位
量の両熱変位量を考慮した全体の熱変位量ΔnXは、式
（１）と式（１２）を加算して得られる以下の式（１
６）で表される。 ΔnX=δn＋ＬnX …（１６） ΔnX：位置Ｘでの総熱変位量 δn：主軸の熱変位量（主軸部熱変位量） ＬnX：位置Ｘでの送り軸の熱変位量（送り軸部熱変位
量） 図９は、実際にドリル加工とタップ加工を行うことによ
って、主軸と送り軸を動作させたときの、Ｚ＝−１００
ｍｍでの熱変位量と、式（１６）を用いて熱変位量を計
算した演算結果とを比較して示している。図９によれ
ば、ほぼ正確に近似していることが観察される。
れ、送り軸に係る熱変位量は前記式（１２）で表され
る。そこで、主軸に係る熱変位量と送り軸に係る熱変位
量の両熱変位量を考慮した全体の熱変位量ΔnXは、式
（１）と式（１２）を加算して得られる以下の式（１
６）で表される。 ΔnX=δn＋ＬnX …（１６） ΔnX：位置Ｘでの総熱変位量 δn：主軸の熱変位量（主軸部熱変位量） ＬnX：位置Ｘでの送り軸の熱変位量（送り軸部熱変位
量） 図９は、実際にドリル加工とタップ加工を行うことによ
って、主軸と送り軸を動作させたときの、Ｚ＝−１００
ｍｍでの熱変位量と、式（１６）を用いて熱変位量を計
算した演算結果とを比較して示している。図９によれ
ば、ほぼ正確に近似していることが観察される。
【００４０】次に、前記した第１〜第４の態様において
求めた熱変位量を用いた補正例について図１０のフロー
チャートを用いて説明する。はじめに、送り軸の位置を
検出する（ステップＳ１１）。検出した位置情報から例
えば１ｓ（秒）毎に全区間の熱変位量を前記第１〜第４
の態様の各態様で示す熱変位量の計算式を用いて算出す
る（ステップＳ１２）。該位置における算出した熱変位
量を補正手段に送り（ステップＳ１３）、熱変位量に基
づいて補正を行う。補正処理は、熱変位量に対応する補
正量を補正量記憶手段に格納して、例えば、工作機械の
拡張外部機械原点シフト機能等の基準位置を調節する機
能によって行うことができる（ステップＳ１４）。
求めた熱変位量を用いた補正例について図１０のフロー
チャートを用いて説明する。はじめに、送り軸の位置を
検出する（ステップＳ１１）。検出した位置情報から例
えば１ｓ（秒）毎に全区間の熱変位量を前記第１〜第４
の態様の各態様で示す熱変位量の計算式を用いて算出す
る（ステップＳ１２）。該位置における算出した熱変位
量を補正手段に送り（ステップＳ１３）、熱変位量に基
づいて補正を行う。補正処理は、熱変位量に対応する補
正量を補正量記憶手段に格納して、例えば、工作機械の
拡張外部機械原点シフト機能等の基準位置を調節する機
能によって行うことができる（ステップＳ１４）。
【００４１】例えば８ｍｓ（ミリ秒）毎に行う位置検出
と（ステップＳ１５）、例えば１ｓ（秒）毎に行う熱変
位量の算出処理（ステップＳ１６）を、補正処理が終了
するまで繰り返す（ステップＳ１７）。図１１は、実際
にドリル加工とタップ加工を行った場合に補正処理を施
したときの熱変位量を実測した値である。図１１によれ
ば、ほぼ精度よく補正されることが観察される。
と（ステップＳ１５）、例えば１ｓ（秒）毎に行う熱変
位量の算出処理（ステップＳ１６）を、補正処理が終了
するまで繰り返す（ステップＳ１７）。図１１は、実際
にドリル加工とタップ加工を行った場合に補正処理を施
したときの熱変位量を実測した値である。図１１によれ
ば、ほぼ精度よく補正されることが観察される。
【００４２】次に、熱変位量の計算式を補正誤差を用い
て修正する態様について説明する。この態様では、前記
した第１〜第４の各態様で求めた熱変位量と実際の熱変
位量（補正誤差）との差を熱変位量の計算式中の発熱係
数に反映させ、発熱係数を修正することによってより正
確な熱変位補正を行う。以下に、修正の手順例を示す。
この修正では、前記した第１〜第４の態様によって熱変
位量を計算して求め、また、熱変位量を実測して求め
る。求めた計算値と実測値（補正誤差）とを用いて発熱
係数を修正する。主軸の発熱係数をＡ１とし、送り軸の
発熱係数をＡ３とするとき、これらの発熱係数は補正誤
差と計算で求めた熱変位量との比によって修正する。
て修正する態様について説明する。この態様では、前記
した第１〜第４の各態様で求めた熱変位量と実際の熱変
位量（補正誤差）との差を熱変位量の計算式中の発熱係
数に反映させ、発熱係数を修正することによってより正
確な熱変位補正を行う。以下に、修正の手順例を示す。
この修正では、前記した第１〜第４の態様によって熱変
位量を計算して求め、また、熱変位量を実測して求め
る。求めた計算値と実測値（補正誤差）とを用いて発熱
係数を修正する。主軸の発熱係数をＡ１とし、送り軸の
発熱係数をＡ３とするとき、これらの発熱係数は補正誤
差と計算で求めた熱変位量との比によって修正する。
【００４３】主軸の場合には、補正誤差と計算で求めた
熱変位量との比は、位置Ｘでの総熱変位量の計算値（Δ
nX）に対する時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差（λnX）の比
（λ nX／ΔnX）を誤差分とし、主軸部全体の総熱変位量
の計算値（δn）に対する位置Ｘでの総熱変位量の計算
値（ΔnX）の比（ΔnX／δn）を計算で求めた熱変位量
分としたとき、これらの比λnX・δn／ΔnX 2＝（（λnX
／ΔnX）／（ΔnX／δ n））として求めることができ
る。修正後の発熱係数Ａ１’は、この比を用いて以下の
式で表すことができる。 Ａ１’＝Ａ１・（１＋λnX・δn／ΔnX 2） …（１７） また、送り軸の場合には、誤差と計算で求めた熱変位量
との比は、位置Ｘでの総熱変位量の計算値（ΔnX）に対
する時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差（λnX）の比（λnX／
ΔnX）を誤差分とし、位置Ｘでの送り軸の基準点からの
総熱変位量の計算値（ＬnX）に対する位置Ｘでの総熱変
位量の計算値（ΔnX）の比（ΔnX／ＬnX）を計算で求め
た熱変位量分としたとき、これらの比λnX・ＬnX／ΔnX
2＝（（ＬnX／ΔnX）／（ΔnX／δn））として求めるこ
とができる。
熱変位量との比は、位置Ｘでの総熱変位量の計算値（Δ
nX）に対する時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差（λnX）の比
（λ nX／ΔnX）を誤差分とし、主軸部全体の総熱変位量
の計算値（δn）に対する位置Ｘでの総熱変位量の計算
値（ΔnX）の比（ΔnX／δn）を計算で求めた熱変位量
分としたとき、これらの比λnX・δn／ΔnX 2＝（（λnX
／ΔnX）／（ΔnX／δ n））として求めることができ
る。修正後の発熱係数Ａ１’は、この比を用いて以下の
式で表すことができる。 Ａ１’＝Ａ１・（１＋λnX・δn／ΔnX 2） …（１７） また、送り軸の場合には、誤差と計算で求めた熱変位量
との比は、位置Ｘでの総熱変位量の計算値（ΔnX）に対
する時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差（λnX）の比（λnX／
ΔnX）を誤差分とし、位置Ｘでの送り軸の基準点からの
総熱変位量の計算値（ＬnX）に対する位置Ｘでの総熱変
位量の計算値（ΔnX）の比（ΔnX／ＬnX）を計算で求め
た熱変位量分としたとき、これらの比λnX・ＬnX／ΔnX
2＝（（ＬnX／ΔnX）／（ΔnX／δn））として求めるこ
とができる。
【００４４】修正後の発熱係数Ａ３’は、この比を用い
て以下の式で表すことができる。 Ａ３’＝Ａ１・（１＋λnX・ＬnX／ΔnX 2） …（１８） λnX：時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差 ΔnX：位置Ｘでの計算総熱変位量 δn：主軸部全体の計算総熱変位量 Ａ１：主軸の発熱係数 Ａ１’：主軸の修正発熱係数 ＬnX：位置Ｘでの送り軸の基準点からの計算熱変位量 Ａ３：送り軸の発熱係数 Ａ３’：送り軸の修正発熱係数 修正は、補正を行う位置Ｘを入力し、該位置Ｘでの送り
軸の基準点からの計算熱変位量ＬnXと主軸部全体の計算
総熱変位量δnを、例えば、１０分毎に３時間分保存し
ておく。なお、測定間隔及び測定時間は任意とすること
ができる。次に、時間ｎ、位置Ｘで実測した補正誤差λ
nXと、保存しておいたＬnX及びδ nを入力し、式（１
７）、（１８）を用いて主軸及び送り軸の修正発熱係数
を算出する。
て以下の式で表すことができる。 Ａ３’＝Ａ１・（１＋λnX・ＬnX／ΔnX 2） …（１８） λnX：時間ｎ、位置Ｘでの補正誤差 ΔnX：位置Ｘでの計算総熱変位量 δn：主軸部全体の計算総熱変位量 Ａ１：主軸の発熱係数 Ａ１’：主軸の修正発熱係数 ＬnX：位置Ｘでの送り軸の基準点からの計算熱変位量 Ａ３：送り軸の発熱係数 Ａ３’：送り軸の修正発熱係数 修正は、補正を行う位置Ｘを入力し、該位置Ｘでの送り
軸の基準点からの計算熱変位量ＬnXと主軸部全体の計算
総熱変位量δnを、例えば、１０分毎に３時間分保存し
ておく。なお、測定間隔及び測定時間は任意とすること
ができる。次に、時間ｎ、位置Ｘで実測した補正誤差λ
nXと、保存しておいたＬnX及びδ nを入力し、式（１
７）、（１８）を用いて主軸及び送り軸の修正発熱係数
を算出する。
【００４５】図１２は、補正誤差に基づく発熱係数の修
正結果を示す図であり、図１２（ａ）は修正前の状態を
示し、図１２（ｂ）は修正後の状態を示している。図１
２（ａ）において、ドリル加工とタップ加工を行った場
合の実際の変位量と計算で求めた熱変位量を示し、その
差は補正誤差を示している。図１２（ｂ）は、補正誤差
に基づいて求めた修正発熱係数を用いた場合を示してお
り、修正によって誤差はほぼ解消されたことが観察され
る。この発熱係数を修正する態様によれば、実際のずれ
量を熱変位量の計算式にフィードバックすることができ
るため、その時々に応じて正確な補正を行うことができ
る。
正結果を示す図であり、図１２（ａ）は修正前の状態を
示し、図１２（ｂ）は修正後の状態を示している。図１
２（ａ）において、ドリル加工とタップ加工を行った場
合の実際の変位量と計算で求めた熱変位量を示し、その
差は補正誤差を示している。図１２（ｂ）は、補正誤差
に基づいて求めた修正発熱係数を用いた場合を示してお
り、修正によって誤差はほぼ解消されたことが観察され
る。この発熱係数を修正する態様によれば、実際のずれ
量を熱変位量の計算式にフィードバックすることができ
るため、その時々に応じて正確な補正を行うことができ
る。
【００４６】
【発明の効果】上記説明したように、本発明の熱変位補
正方法によれば、センサを必要とせず、簡易で低コスト
で熱変位を補正することができる。
正方法によれば、センサを必要とせず、簡易で低コスト
で熱変位を補正することができる。
【図１】本発明を適用する工作機械の立型ボール盤の概
略図である。
略図である。
【図２】立型ボール盤の数値制御装置の要部を示す機能
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】工作機械で加工を開始し、主軸や送り軸を駆動
した際の発熱による主軸や各軸の伸び、駆動を停止した
際の放熱による主軸や各軸の縮みの状態を示す図であ
る。
した際の発熱による主軸や各軸の伸び、駆動を停止した
際の放熱による主軸や各軸の縮みの状態を示す図であ
る。
【図４】本発明の第１の態様による熱変位補正の一例で
ある。
ある。
【図５】送り軸の分割区間を説明するための概略図であ
る。
る。
【図６】本発明の第２の態様による熱変位補正の一例で
ある。
ある。
【図７】送り軸の熱変位量測定を説明するフローチャー
トである。
トである。
【図８】本発明の第３の態様による熱変位補正の一例で
ある。
ある。
【図９】本発明の第４の態様による熱変位補正の一例で
ある。
ある。
【図１０】第１〜第４の態様において求めた熱変位量を
用いた補正を説明するフローチャートである。
用いた補正を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の熱変位補正を施したときの熱変位量
を実測した例である。
を実測した例である。
【図１２】補正誤差に基づく発熱係数の修正結果を示す
図である。
図である。
１…立型ボール盤 １０…数値制御装置（ＣＮＣ） ５２…Ｚ軸サーボモータ ５３…ボールネジ ６２…主軸モータ ６４…主軸 ６５…工具 Ｓ…変位測定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C001 KA05 KB10 TA04 TB05 TB06 TC01 TC05 3C029 CC03
Claims (8)
- 【請求項１】 工作機械において、主軸速度及び主軸モ
ータの負荷を検出し、該主軸速度及び主軸モータの負荷
に基づいて平均主軸速度及び平均主軸モータ負荷を求
め、該平均主軸速度及び平均主軸モータ負荷に基づいて
主軸部熱変位量を求め、該主軸部熱変位量を打ち消す量
を補正量とし、該補正量に基づいて工作機械の送り軸の
位置指令値を補正する、熱変位補正方法。 - 【請求項２】 前記主軸部熱変位量は、工作機械による
放熱及び又は熱伝導による熱変位量を含む、請求項１記
載の熱変位補正方法。 - 【請求項３】 主軸速度及び主軸モータ負荷をパラメー
タとする主軸熱変位量計算式を用意しておき、該主軸熱
変位量計算式に平均主軸速度及び平均主軸モータ負荷を
適用することによって主軸熱変位量を求める、請求項
１，又は２記載の熱変位補正方法。 - 【請求項４】 前記送り軸の移動範囲を分割して区間を
設定し、送り軸の各区間の位置を検出し、検出された位
置に基づいて各区間における平均移動速度を求め、該各
区間の平均移動速度に基づいて各区間における熱変位量
を求め、基準位置から補正位置までの各区間の熱変位量
を加算し、該加算値を送り軸部熱変位量とし、該送り軸
部熱変位量に前記主軸部熱変位量を加算し、該加算値を
補正位置における総熱変位量とし、該総熱変位量を打ち
消す量を補正量とし、送り軸の補正位置への移動におい
て、送り軸の位置指令値に対して該補正量を加えること
によって補正を行う、請求項１記載の熱変位補正方法。 - 【請求項５】 前記区間における熱変位量は、当該区間
における放熱及び当該区間と隣接する区間との間の熱伝
導による熱変位量を含む、請求項４記載の熱変位補正方
法。 - 【請求項６】 前記送り軸部熱変位量は、送りねじ部の
発熱による変位量と送り軸モータの発熱による熱変位量
を含む、請求項４記載の熱変位補正方法。 - 【請求項７】 分割された区間において移動速度をパラ
メータとする送り軸熱変位量計算式を用意しておき、該
送り軸熱変位量計算式に各区間の平均移動速度を適用す
ることによって各区間毎の熱変位量を求める、請求項
４，５，又は６記載の熱変位補正方法。 - 【請求項８】 熱変位量と機械の実変位量との誤差に基
づいて、熱変位量計算式における発熱係数を修正する、
請求項３、又は７記載の熱変位補正方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204570A JP3405965B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 工作機械の熱変位補正方法 |
| US09/897,935 US6471451B2 (en) | 2000-07-06 | 2001-07-05 | Method of correcting thermal displacement of machine tool |
| DE60116192T DE60116192T2 (de) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | Verfahren zur Korrektur thermischer Verschiebung in einer Werkzeugmaschine |
| EP01305838A EP1170647B1 (en) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | Method of correcting thermal displacement of machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000204570A JP3405965B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002018677A true JP2002018677A (ja) | 2002-01-22 |
| JP3405965B2 JP3405965B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=18701811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000204570A Expired - Fee Related JP3405965B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6471451B2 (ja) |
| EP (1) | EP1170647B1 (ja) |
| JP (1) | JP3405965B2 (ja) |
| DE (1) | DE60116192T2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009061557A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Kira Corporation:Kk | ボールねじの熱変位補償方法と、その補償方法を実行するｎｃ工作機械 |
| WO2011024838A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位量補正方法及び熱変位量補正装置 |
| WO2011024833A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正装置 |
| WO2011024840A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正装置 |
| DE102011055036A1 (de) | 2010-11-11 | 2012-05-16 | Fanuc Corporation | Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren einer thermischen Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| DE102013100455A1 (de) | 2012-01-19 | 2013-08-22 | Fanuc Corporation | Kompensationsvorrichtung für die thermische Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| DE102013101346A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Fanuc Corporation | Regelvorrichtung für das Aufwärmen einer Werkzeugmaschine |
| DE102013110060A1 (de) | 2012-09-13 | 2014-03-13 | Fanuc Corporation | Vorrichtung zum Kompensieren der thermischen Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| CN104942651A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 发那科株式会社 | 机床的热位移补偿装置 |
| US20160001410A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Fanuc Corporation | Controller for machine tool |
| DE102016101076A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Fanuc Corporation | Thermische Verschiebungskorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine |
| DE102016112922A1 (de) | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Fanuc Corporation | Ausgleichsvorrichtung bei thermischer Verschiebung für eine Werkzeugmaschine |
| CN108287525A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 发那科株式会社 | 机床的机器学习装置以及热位移修正装置 |
| CN109709894A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-03 | 汪祖兵 | 一种数控机床热误差软件补偿技术 |
| CN112912803A (zh) * | 2018-10-31 | 2021-06-04 | 三菱电机株式会社 | 数控装置、学习装置及学习方法 |
| JP2023519689A (ja) * | 2020-04-01 | 2023-05-12 | ペー ウント エル ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | 高精度加工能力を備えた加工機 |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002048811A1 (fr) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Organe de commande numerique et procede de commande de l'arbre de cet organe |
| DE102004044838A1 (de) * | 2004-09-13 | 2006-03-30 | Chiron-Werke Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Kompensation von thermischen Verlagerungen |
| JP4299761B2 (ja) * | 2004-10-22 | 2009-07-22 | ヤマザキマザック株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正装置 |
| JP4469325B2 (ja) * | 2005-11-04 | 2010-05-26 | 株式会社森精機製作所 | 熱変位補正装置 |
| EP1839806B1 (en) * | 2006-03-27 | 2009-04-29 | Fanuc Ltd | Automatic tool changing method and device for machine tool controlled by numerical controller |
| JP4891104B2 (ja) * | 2007-01-29 | 2012-03-07 | オークマ株式会社 | 工作機械の熱変位推定方法 |
| TWI318151B (en) * | 2007-02-09 | 2009-12-11 | Ind Tech Res Inst | Apparatus for detecting manufacturing parameters of a machine tool |
| JP4955451B2 (ja) | 2007-05-16 | 2012-06-20 | ヤマザキマザック株式会社 | 複合旋盤装置の制御方法、複合旋盤装置、刃先位置登録装置、及び刃先位置検出装置 |
| JP4959508B2 (ja) * | 2007-11-05 | 2012-06-27 | 三菱重工業株式会社 | 工作機械のワーク加工方法及び挙動計測装置 |
| IT1390713B1 (it) * | 2008-07-11 | 2011-09-15 | Marposs Societa' Per Azioni | Metodo di compensazione delle derive termiche in un sensore di posizione e stazione di misura compensata termicamente |
| US8200172B2 (en) * | 2008-07-30 | 2012-06-12 | Monster Cable Products, Inc. | Look-up table for control of power output from FM transmitters |
| TW201021959A (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-16 | Ind Tech Res Inst | A thermal error compensation method for machine tools |
| CN101887250B (zh) * | 2009-05-12 | 2012-05-30 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | Cnc工具机控制装置 |
| US8294403B2 (en) * | 2009-09-04 | 2012-10-23 | Haas Automation, Inc. | Methods and systems for determining and displaying a time to overload of machine tools |
| JP5357082B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2013-12-04 | スター精密株式会社 | 工作機械の制御装置および運転制御方法 |
| TW201201951A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Ultra-precision machining system and machining method |
| DE102010054393A1 (de) * | 2010-12-07 | 2012-06-14 | Chiron-Werke Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Bestimmung der Position eines Werkzeuges |
| JP5568005B2 (ja) * | 2010-12-28 | 2014-08-06 | オークマ株式会社 | 工作機械の熱変位補正装置及び方法 |
| CN104619461B (zh) * | 2012-10-01 | 2016-05-04 | 山崎马扎克公司 | 机床 |
| DE102013201751A1 (de) * | 2013-02-04 | 2014-08-07 | Otto Bihler Handels-Beteiligungs-Gmbh | Verfahren zur Steigerung der Ausfallsicherheit einer Vorschubachse und Achsansteuerungseinrichtung |
| JP5698798B2 (ja) * | 2013-06-24 | 2015-04-08 | ファナック株式会社 | 熱変位量補正機能を有する工作機械 |
| TWI535522B (zh) * | 2013-12-25 | 2016-06-01 | 財團法人工業技術研究院 | 提供回饋力的方法與裝置以及加工機系統 |
| JP5956497B2 (ja) * | 2014-04-08 | 2016-07-27 | ファナック株式会社 | 機械の熱変位補正装置 |
| JP5837148B1 (ja) | 2014-06-18 | 2015-12-24 | ファナック株式会社 | 工作機械の熱変位補正装置 |
| AT515951B1 (de) * | 2014-06-24 | 2016-05-15 | Anton Paar Gmbh | Positioniereinheit |
| US10088826B2 (en) * | 2014-08-20 | 2018-10-02 | Ford Global Technologies, Llc | CNC machine thermal growth characterization and thermal compensation correction |
| JP6001211B1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-10-05 | ヤマザキマザック株式会社 | 熱変位補正量設定変更装置を備える工作機械 |
| JP2016097459A (ja) * | 2014-11-19 | 2016-05-30 | ファナック株式会社 | 回転軸中心位置計測用治具および該治具を用いた回転軸中心位置計測方法 |
| JP6267152B2 (ja) * | 2015-04-14 | 2018-01-24 | ファナック株式会社 | 工具マガジンの工具保持手段の把持力測定手段を備えた工具搬送装置および加工システム |
| JP6285396B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2018-02-28 | ファナック株式会社 | 工作機械の実測定の要否を自動判定する熱変位補正装置 |
| JP6396380B2 (ja) * | 2016-09-06 | 2018-09-26 | ファナック株式会社 | 工具交換装置の位置補正システム及び位置補正方法 |
| JP6692437B2 (ja) * | 2016-09-09 | 2020-05-13 | 株式会社牧野フライス製作所 | 工作機械 |
| JP6564412B2 (ja) * | 2017-03-21 | 2019-08-21 | ファナック株式会社 | 機械学習装置及び熱変位補正装置 |
| JP2018190328A (ja) * | 2017-05-11 | 2018-11-29 | ファナック株式会社 | 工作機械 |
| CN107390633A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-24 | 江门市奥斯龙机械有限公司 | 一种具有误差校正功能的加工机床 |
| JP6802208B2 (ja) * | 2018-03-23 | 2020-12-16 | ファナック株式会社 | 熱変位補正システム及び計算機 |
| CN109376377B (zh) * | 2018-09-07 | 2019-10-11 | 东南大学 | 高速加工机床整机结构热力学建模与热设计方法 |
| JP6875347B2 (ja) * | 2018-10-12 | 2021-05-26 | ファナック株式会社 | 熱変位補正装置及び数値制御装置 |
| CN109739182B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-06-16 | 大连理工大学 | 一种对冷却系统扰动不敏感的主轴热误差补偿方法 |
| CN110717292B (zh) * | 2019-09-29 | 2023-04-07 | 天津大学 | 一种基于数控机床综合工况参数的生热功率计算方法 |
| CN114002999A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-02-01 | 重庆机床(集团)有限责任公司 | 一种蜗轮滚齿机热变形自动位移补偿方法及其系统 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3579073A (en) * | 1970-05-20 | 1971-05-18 | Richard Johnstone | Spindle growth compensator |
| JPS5918183B2 (ja) * | 1980-11-10 | 1984-04-25 | 耕一郎 北村 | 工作機械主軸の位置検出装置 |
| JPS57114340A (en) * | 1980-12-30 | 1982-07-16 | Fanuc Ltd | Thermal displacement compensation |
| JPH0815702B2 (ja) * | 1991-01-17 | 1996-02-21 | 日立精機株式会社 | Ｎｃ工作機械におけるボールねじの熱変位補正方法 |
| JP3407972B2 (ja) * | 1994-04-27 | 2003-05-19 | ファナック株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法 |
| JPH08215981A (ja) * | 1995-02-13 | 1996-08-27 | Toyota Motor Corp | 主軸熱変位を補正した加工方法および装置 |
| JP2002515995A (ja) * | 1996-05-10 | 2002-05-28 | オートメイテッド プレシジョン インコーポレイテッド | 全示差ウエットモデリングを使用する工作機械のリアルタイム誤差補正 |
| JP3389417B2 (ja) * | 1996-05-29 | 2003-03-24 | 大阪機工株式会社 | ロストモーションの補正方法 |
| JP3154946B2 (ja) * | 1996-11-11 | 2001-04-09 | ファナック株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法 |
| US6000889A (en) * | 1997-08-06 | 1999-12-14 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Thermal change computation apparatus for machine tool and storage medium for executing the computation |
| JPH11197998A (ja) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Mori Seiki Co Ltd | Ｎｃ工作機械の熱変位補正装置 |
-
2000
- 2000-07-06 JP JP2000204570A patent/JP3405965B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-07-05 US US09/897,935 patent/US6471451B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-06 DE DE60116192T patent/DE60116192T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-07-06 EP EP01305838A patent/EP1170647B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009061557A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Kira Corporation:Kk | ボールねじの熱変位補償方法と、その補償方法を実行するｎｃ工作機械 |
| JP4538480B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2010-09-08 | 株式会社キラ・コーポレーション | ボールねじの熱変位補償方法と、その補償方法を実行するｎｃ工作機械 |
| WO2011024838A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位量補正方法及び熱変位量補正装置 |
| WO2011024833A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正装置 |
| WO2011024840A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | ブラザー工業株式会社 | 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正装置 |
| JP2011045985A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Brother Industries Ltd | 数値制御式工作機械の熱変位補正方法及びその熱変位補正装置 |
| JP2011045986A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Brother Industries Ltd | 数値制御式工作機械の熱変位補正方法及びその熱変位補正装置 |
| JP2011045987A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Brother Industries Ltd | 数値制御式工作機械の熱変位補正方法及びその熱変位補正装置 |
| CN102481675B (zh) * | 2009-08-28 | 2014-05-21 | 兄弟工业株式会社 | 机床的热变位量修正方法及热变位量修正装置 |
| CN102481675A (zh) * | 2009-08-28 | 2012-05-30 | 兄弟工业株式会社 | 机床的热变位量修正方法及热变位量修正装置 |
| CN102481673A (zh) * | 2009-08-28 | 2012-05-30 | 兄弟工业株式会社 | 机床的热变位修正方法及热变位修正装置 |
| DE102011055036A1 (de) | 2010-11-11 | 2012-05-16 | Fanuc Corporation | Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren einer thermischen Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| DE102011055036B4 (de) * | 2010-11-11 | 2013-12-12 | Fanuc Corporation | Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren des thermischen Versatzes bei einer Werkzeugmaschine |
| CN102528558A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-07-04 | 发那科株式会社 | 机床的热位移补偿方法以及热位移补偿装置 |
| US8924003B2 (en) | 2010-11-11 | 2014-12-30 | Fanuc Corporation | Thermal displacement compensation method and thermal displacement compensation device for machine tool |
| DE102013100455A1 (de) | 2012-01-19 | 2013-08-22 | Fanuc Corporation | Kompensationsvorrichtung für die thermische Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| US9092025B2 (en) | 2012-01-19 | 2015-07-28 | Fanuc Corporation | Thermal displacement compensating device for machine tool |
| DE102013100455B4 (de) * | 2012-01-19 | 2015-02-05 | Fanuc Corporation | Kompensationsvorrichtung für die thermische Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| DE102013101346B4 (de) * | 2012-02-13 | 2015-03-05 | Fanuc Corporation | Regelvorrichtung für das Aufwärmen einer Werkzeugmaschine |
| DE102013101346A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-22 | Fanuc Corporation | Regelvorrichtung für das Aufwärmen einer Werkzeugmaschine |
| US9235199B2 (en) | 2012-02-13 | 2016-01-12 | Fanuc Corporation | Warm-up control device for machine tool |
| DE102013110060B4 (de) * | 2012-09-13 | 2016-03-03 | Fanuc Corporation | Vorrichtung zum Kompensieren der thermischen Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| DE102013110060A1 (de) | 2012-09-13 | 2014-03-13 | Fanuc Corporation | Vorrichtung zum Kompensieren der thermischen Versetzung in einer Werkzeugmaschine |
| CN103659461A (zh) * | 2012-09-13 | 2014-03-26 | 发那科株式会社 | 机床的热位移补偿装置 |
| US9594357B2 (en) | 2012-09-13 | 2017-03-14 | Fanuc Corporation | Thermal displacement compensating device of machine tool |
| CN104942651A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 发那科株式会社 | 机床的热位移补偿装置 |
| DE102015104371A1 (de) | 2014-03-31 | 2015-10-01 | Fanuc Corporation | Vorrichtung zur Korrektur einer thermischen Versetzung für eine Werkzeugmaschine |
| US9945799B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-04-17 | Fanuc Corporation | Thermal displacement correction device for machine tool |
| DE102015110290A1 (de) | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Fanuc Corporation | Steuerung für eine Werkzeugmaschine |
| JP2016013605A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | ファナック株式会社 | 工作機械の制御装置 |
| US20160001410A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Fanuc Corporation | Controller for machine tool |
| US9956660B2 (en) | 2014-07-03 | 2018-05-01 | Fanuc Corporation | Controller for a machine tool to perform efficient warm-up control |
| US10095215B2 (en) | 2015-01-30 | 2018-10-09 | Fanuc Corporation | Thermal displacement correction apparatus for machine tool |
| DE102016101076B4 (de) | 2015-01-30 | 2019-02-14 | Fanuc Corporation | Thermische Verschiebungskorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine |
| DE102016101076A1 (de) | 2015-01-30 | 2016-08-04 | Fanuc Corporation | Thermische Verschiebungskorrekturvorrichtung für eine Werkzeugmaschine |
| DE102016112922A1 (de) | 2015-07-21 | 2017-01-26 | Fanuc Corporation | Ausgleichsvorrichtung bei thermischer Verschiebung für eine Werkzeugmaschine |
| JP2018111145A (ja) * | 2017-01-10 | 2018-07-19 | ファナック株式会社 | 工作機械の機械学習装置および熱変位補正装置 |
| CN108287525A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 发那科株式会社 | 机床的机器学习装置以及热位移修正装置 |
| US10401829B2 (en) | 2017-01-10 | 2019-09-03 | Fanuc Corporation | Machine learning device for machine tool and thermal displacement compensation device |
| CN108287525B (zh) * | 2017-01-10 | 2020-06-16 | 发那科株式会社 | 机床的机器学习装置以及热位移修正装置 |
| CN112912803A (zh) * | 2018-10-31 | 2021-06-04 | 三菱电机株式会社 | 数控装置、学习装置及学习方法 |
| CN109709894A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-05-03 | 汪祖兵 | 一种数控机床热误差软件补偿技术 |
| JP2023519689A (ja) * | 2020-04-01 | 2023-05-12 | ペー ウント エル ゲーエムベーハー ウント コー．カーゲー | 高精度加工能力を備えた加工機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1170647B1 (en) | 2005-12-28 |
| DE60116192D1 (de) | 2006-02-02 |
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