JP2003094290A - 工作機械及びその熱変位補正方法 - Google Patents
工作機械及びその熱変位補正方法Info
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- JP2003094290A JP2003094290A JP2001295090A JP2001295090A JP2003094290A JP 2003094290 A JP2003094290 A JP 2003094290A JP 2001295090 A JP2001295090 A JP 2001295090A JP 2001295090 A JP2001295090 A JP 2001295090A JP 2003094290 A JP2003094290 A JP 2003094290A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変化が急激な場合においても適切な熱変
位補正を行うことができ、加工精度を向上することがで
きる工作機械及び工作機械の熱変位補正方法を得る。 【解決手段】 機械本体の比較的温度変化が小さい位置
及び大きい位置並びに機械の周囲温度を検出できる位置
に配設した温度検出手段１２による検出値を温度記憶部
１３に記憶し（Ｔ0n、Ｔ1n、Ｔ2n、nは温度検出回
数）、第１の差分演算部１６による第１の差分（ΔＴ1n
−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）演算値及び第２の差分演算
部１８による第２の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n
−ΔＴ2(n-1)）演算値並びに補正係数記憶部１９の補正
係数α1、α2、β1、β2から各軸の補正量Ｈｎ＝{（Δ
Ｔ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1
＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α
2}・β2を求め、熱変位を打ち消す方向に駆動手段２２
に補正量Ｈｎ分の軸送り動作指令を送る制御手段１１を
備えた。
位補正を行うことができ、加工精度を向上することがで
きる工作機械及び工作機械の熱変位補正方法を得る。 【解決手段】 機械本体の比較的温度変化が小さい位置
及び大きい位置並びに機械の周囲温度を検出できる位置
に配設した温度検出手段１２による検出値を温度記憶部
１３に記憶し（Ｔ0n、Ｔ1n、Ｔ2n、nは温度検出回
数）、第１の差分演算部１６による第１の差分（ΔＴ1n
−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）演算値及び第２の差分演算
部１８による第２の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n
−ΔＴ2(n-1)）演算値並びに補正係数記憶部１９の補正
係数α1、α2、β1、β2から各軸の補正量Ｈｎ＝{（Δ
Ｔ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1
＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α
2}・β2を求め、熱変位を打ち消す方向に駆動手段２２
に補正量Ｈｎ分の軸送り動作指令を送る制御手段１１を
備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、機械工具又は放
電加工用電極等の工具と被加工物とを主軸及びＸＹテー
ブル等の駆動手段により相対的に移動させながら被加工
物を加工する工作機械及びその熱変位補正方法の改良に
関するものである。
電加工用電極等の工具と被加工物とを主軸及びＸＹテー
ブル等の駆動手段により相対的に移動させながら被加工
物を加工する工作機械及びその熱変位補正方法の改良に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の工作機械における熱変位補正は、
たとえば、門形マシニングセンタにおいて、温度センサ
により主軸ラムの発熱部と比較的温度変化の少ない位置
（たとえば、コラム下側の基準位置）との温度差を検出
し、この温度差と前記主軸ラムの熱変位量との関係から
単位温度当たりの熱変位係数を定めて記憶しておき、実
際の工作機械の動作時における前記温度差の検出値に前
記熱変位係数を乗じて主軸ラム側の補正量を算出して、
熱変位補正を行っていた。このような工作機械における
熱変位補正方法は、たとえば特開平６−７１５４１号公
報に開示されている。
たとえば、門形マシニングセンタにおいて、温度センサ
により主軸ラムの発熱部と比較的温度変化の少ない位置
（たとえば、コラム下側の基準位置）との温度差を検出
し、この温度差と前記主軸ラムの熱変位量との関係から
単位温度当たりの熱変位係数を定めて記憶しておき、実
際の工作機械の動作時における前記温度差の検出値に前
記熱変位係数を乗じて主軸ラム側の補正量を算出して、
熱変位補正を行っていた。このような工作機械における
熱変位補正方法は、たとえば特開平６−７１５４１号公
報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工作機械における熱変位補正では、温度変化が緩やかな
場合においては補正量が熱変位に良く追従するが、温度
変化が急激な場合においては補正量が熱変位にうまく追
従しないという問題点があった。また、特に高精度化が
要求される工作機械分野においては、周囲温度の変化及
び工作機械の動作による熱的影響による機械本体の熱変
位による加工精度低下を抑制するため、より精度の高い
熱変位補正が強く要望されている。
工作機械における熱変位補正では、温度変化が緩やかな
場合においては補正量が熱変位に良く追従するが、温度
変化が急激な場合においては補正量が熱変位にうまく追
従しないという問題点があった。また、特に高精度化が
要求される工作機械分野においては、周囲温度の変化及
び工作機械の動作による熱的影響による機械本体の熱変
位による加工精度低下を抑制するため、より精度の高い
熱変位補正が強く要望されている。
【０００４】この発明は、前記のような課題を解決する
ためになされたものであり、温度変化が急激な場合にお
いても適切な熱変位補正を行うことができ、加工精度を
向上することができる工作機械及び工作機械の熱変位補
正方法を得ることを目的とする。
ためになされたものであり、温度変化が急激な場合にお
いても適切な熱変位補正を行うことができ、加工精度を
向上することができる工作機械及び工作機械の熱変位補
正方法を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る工作機械
は、工具と被加工物とを駆動手段により相対移動させて
被加工物を加工する工作機械において、機械本体の比較
的温度変化が小さい位置及びその他の少なくとも１つの
位置に配設した温度検出手段と、前記温度検出手段によ
る温度検出値を所定時間間隔毎に記憶し、前記機械本体
の比較的温度変化が小さい位置に配設した温度検出手段
による温度検出値を基準温度とし、前記温度検出手段に
よる前記その他の位置の温度検出値と前記基準温度との
温度差及びこの温度差の前記時間間隔毎の変化量を考慮
して各軸の補正量を求め、熱変位を打ち消す方向に前記
駆動手段に前記補正量分の軸送り動作指令を送る制御手
段とを備えたものである。
は、工具と被加工物とを駆動手段により相対移動させて
被加工物を加工する工作機械において、機械本体の比較
的温度変化が小さい位置及びその他の少なくとも１つの
位置に配設した温度検出手段と、前記温度検出手段によ
る温度検出値を所定時間間隔毎に記憶し、前記機械本体
の比較的温度変化が小さい位置に配設した温度検出手段
による温度検出値を基準温度とし、前記温度検出手段に
よる前記その他の位置の温度検出値と前記基準温度との
温度差及びこの温度差の前記時間間隔毎の変化量を考慮
して各軸の補正量を求め、熱変位を打ち消す方向に前記
駆動手段に前記補正量分の軸送り動作指令を送る制御手
段とを備えたものである。
【０００６】また、この発明に係る工作機械は、工具と
被加工物とを駆動手段により相対移動させて被加工物を
加工する工作機械において、機械本体の比較的温度変化
が小さい位置、機械本体の比較的温度変化が大きい位置
及び機械の周囲温度を検出できる位置に配設した温度検
出手段と、前記温度検出手段による温度検出値を所定時
間間隔毎に記憶し、前記機械本体の比較的温度変化が小
さい位置に配設した温度検出手段による温度検出値Ｔ0n
（nは温度検出回数）を基準温度とし、前記機械本体の
比較的温度変化が大きい位置に配設した温度検出手段に
よる温度検出値Ｔ1nと前記基準温度Ｔ0nとの温度差及び
前記機械の周囲温度を検出できる位置に配設した温度検
出手段による温度検出値Ｔ2nと前記基準温度Ｔ0nとの温
度差（ΔＴ1n＝Ｔ1n−Ｔ0n、ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所
定時間間隔毎に更新される今回の温度差と初回の温度差
との第１の差分（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並
びに所定時間間隔毎に更新される今回の温度差と前回の
温度差との第２の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−
ΔＴ2(n-1)）を演算し、前記第１の差分及び第２の差分
並びに予め設定してなる熱時定数に相当する係数α1、
α2及び単位温度当たりの熱変位係数β1、β2から各軸
の補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1
(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n
−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を求め、熱変位を打ち消す
方向に前記駆動手段に前記補正量分の軸送り動作指令を
送る制御手段とを備えたものである。
被加工物とを駆動手段により相対移動させて被加工物を
加工する工作機械において、機械本体の比較的温度変化
が小さい位置、機械本体の比較的温度変化が大きい位置
及び機械の周囲温度を検出できる位置に配設した温度検
出手段と、前記温度検出手段による温度検出値を所定時
間間隔毎に記憶し、前記機械本体の比較的温度変化が小
さい位置に配設した温度検出手段による温度検出値Ｔ0n
（nは温度検出回数）を基準温度とし、前記機械本体の
比較的温度変化が大きい位置に配設した温度検出手段に
よる温度検出値Ｔ1nと前記基準温度Ｔ0nとの温度差及び
前記機械の周囲温度を検出できる位置に配設した温度検
出手段による温度検出値Ｔ2nと前記基準温度Ｔ0nとの温
度差（ΔＴ1n＝Ｔ1n−Ｔ0n、ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所
定時間間隔毎に更新される今回の温度差と初回の温度差
との第１の差分（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並
びに所定時間間隔毎に更新される今回の温度差と前回の
温度差との第２の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−
ΔＴ2(n-1)）を演算し、前記第１の差分及び第２の差分
並びに予め設定してなる熱時定数に相当する係数α1、
α2及び単位温度当たりの熱変位係数β1、β2から各軸
の補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1
(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n
−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を求め、熱変位を打ち消す
方向に前記駆動手段に前記補正量分の軸送り動作指令を
送る制御手段とを備えたものである。
【０００７】この発明に係る工作機械の熱変位補正方法
は、機械本体の比較的温度変化が小さい位置とその他の
位置の温度を検出して補正量を求め、工具と被加工物と
を相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正を行う工作
機械の熱変位補正方法において、前記機械本体の比較的
温度変化が小さい位置の温度を基準温度とし、前記その
他の位置の温度と前記基準温度との温度差及びこの温度
差の時間変化量を考慮して各軸の補正量を求めるもので
ある。
は、機械本体の比較的温度変化が小さい位置とその他の
位置の温度を検出して補正量を求め、工具と被加工物と
を相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正を行う工作
機械の熱変位補正方法において、前記機械本体の比較的
温度変化が小さい位置の温度を基準温度とし、前記その
他の位置の温度と前記基準温度との温度差及びこの温度
差の時間変化量を考慮して各軸の補正量を求めるもので
ある。
【０００８】また、この発明に係る工作機械の熱変位補
正方法は、機械本体の比較的温度変化が小さい位置とそ
の他の位置の温度を検出して補正量を求め、工具と被加
工物とを相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正を行
う工作機械の熱変位補正方法において、機械本体の比較
的温度変化が小さい位置の温度、機械本体の比較的温度
変化が大きい位置の温度及び機械の周囲温度を所定時間
間隔毎に検出し、前記機械本体の比較的温度変化が小さ
い位置の温度Ｔ0n（nは温度検出回数）を基準温度と
し、前記機械本体の比較的温度変化が大きい位置の温度
Ｔ1nと前記基準温度との温度差及び前記機械の周囲温度
Ｔ2nと前記基準温度との温度差（ΔＴ1n＝Ｔ1n−Ｔ0n、
ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所定時間間隔毎に更新される今
回の温度差と初回の温度差との第１の差分（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並びに所定時間間隔毎に更新さ
れる今回の温度差と前回の温度差との第２の差分（ΔＴ
1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）を演算し、前記
第１の差分及び第２の差分並びに予め設定してなる熱時
定数に相当する係数α1、α2及び単位温度当たりの熱変
位係数β1、β2から各軸の補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ
2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を
求めるものである。
正方法は、機械本体の比較的温度変化が小さい位置とそ
の他の位置の温度を検出して補正量を求め、工具と被加
工物とを相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正を行
う工作機械の熱変位補正方法において、機械本体の比較
的温度変化が小さい位置の温度、機械本体の比較的温度
変化が大きい位置の温度及び機械の周囲温度を所定時間
間隔毎に検出し、前記機械本体の比較的温度変化が小さ
い位置の温度Ｔ0n（nは温度検出回数）を基準温度と
し、前記機械本体の比較的温度変化が大きい位置の温度
Ｔ1nと前記基準温度との温度差及び前記機械の周囲温度
Ｔ2nと前記基準温度との温度差（ΔＴ1n＝Ｔ1n−Ｔ0n、
ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所定時間間隔毎に更新される今
回の温度差と初回の温度差との第１の差分（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並びに所定時間間隔毎に更新さ
れる今回の温度差と前回の温度差との第２の差分（ΔＴ
1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）を演算し、前記
第１の差分及び第２の差分並びに予め設定してなる熱時
定数に相当する係数α1、α2及び単位温度当たりの熱変
位係数β1、β2から各軸の補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ
2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を
求めるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明を、工作機械の例
として形彫放電加工機に適用した場合について、図面を
参照して説明する。図１は、型彫放電加工機の構成例を
示す説明図であり、図において、１はベッド、２はラ
ム、３はヘッド、３ａはヘッドベース、４は定盤、５は
加工槽、６は加工液タンク、７は温度制御装置、８は加
工用電源、９は自動工具交換装置、１０はキャビン、１
１は制御手段である。
として形彫放電加工機に適用した場合について、図面を
参照して説明する。図１は、型彫放電加工機の構成例を
示す説明図であり、図において、１はベッド、２はラ
ム、３はヘッド、３ａはヘッドベース、４は定盤、５は
加工槽、６は加工液タンク、７は温度制御装置、８は加
工用電源、９は自動工具交換装置、１０はキャビン、１
１は制御手段である。
【００１０】図１の形彫放電加工機は、ベッド１、ラム
２、ヘッド３及びヘッドベース３ａの主要構造物で構成
されており、キャビン１０に覆われた構造となってい
る。ベッド１上面の図示しないガイドにより、ラム２は
Ｙ軸方向に位置決め可能に配設され、ラム２の図示しな
いガイドにより、ヘッドベース３ａがＸ軸方向に位置決
め可能に配設され、ヘッドベース３ａの図示しないガイ
ドにより、ヘッド３がＺ軸方向に位置決め可能に配設さ
れている。
２、ヘッド３及びヘッドベース３ａの主要構造物で構成
されており、キャビン１０に覆われた構造となってい
る。ベッド１上面の図示しないガイドにより、ラム２は
Ｙ軸方向に位置決め可能に配設され、ラム２の図示しな
いガイドにより、ヘッドベース３ａがＸ軸方向に位置決
め可能に配設され、ヘッドベース３ａの図示しないガイ
ドにより、ヘッド３がＺ軸方向に位置決め可能に配設さ
れている。
【００１１】ヘッド３の先端には図示しない放電加工用
電極が取り付けられ、加工槽５中の定盤４には図示しな
い被加工物が載置され、固定される。加工槽５には加工
液タンク６に貯められた図示しない加工液が図示しない
ポンプにより供給される。前記加工液は、加工槽５と加
工液タンク６を循環しており、この加工液の温度は加工
中の発熱による変動を抑制するために温度制御装置７に
より略一定に制御されている。
電極が取り付けられ、加工槽５中の定盤４には図示しな
い被加工物が載置され、固定される。加工槽５には加工
液タンク６に貯められた図示しない加工液が図示しない
ポンプにより供給される。前記加工液は、加工槽５と加
工液タンク６を循環しており、この加工液の温度は加工
中の発熱による変動を抑制するために温度制御装置７に
より略一定に制御されている。
【００１２】Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸送りは、各々図示
しないリニアモータ等の駆動手段によって行われる。機
械本体に隣接した制御手段１１からの指令により各軸の
位置決め制御が行われ、ヘッド３に取り付けられた放電
加工用電極と定盤４上に固定された被加工物との相対位
置決めが行われる。
しないリニアモータ等の駆動手段によって行われる。機
械本体に隣接した制御手段１１からの指令により各軸の
位置決め制御が行われ、ヘッド３に取り付けられた放電
加工用電極と定盤４上に固定された被加工物との相対位
置決めが行われる。
【００１３】前記被加工物の加工は、制御手段１１によ
り前記駆動手段の位置決め制御を行いながら、前記放電
加工用電極と前記被加工物との極間に電源８から電流パ
ルスエネルギを供給し、前記加工液を介して前記極間に
放電を発生させることにより行われる。
り前記駆動手段の位置決め制御を行いながら、前記放電
加工用電極と前記被加工物との極間に電源８から電流パ
ルスエネルギを供給し、前記加工液を介して前記極間に
放電を発生させることにより行われる。
【００１４】図２は、この発明の実施の形態に係る工作
機械の熱変位補正方法を示すブロック線図である。図２
において、１１は制御手段、１２は温度検出手段、１３
は温度記憶部であり、温度検出手段１２は、所定の温度
検出位置に配設した例えば熱電対等の温度センサで構成
され、基準温度として用いる熱容量が大きく比較的温度
変化の小さいベッド１の鋳物温度（Ｔ0）が検出できる
位置、比較的温度変化の大きいラム２の鋳物温度（Ｔ
1）が検出できる位置及び機械上部の気温（Ｔ2）が検出
できる位置に配設される。温度記憶部１３には、所定時
間間隔で、Ｔ0n、Ｔ1n及びＴ2n（nは温度検出回数）が
記憶される。
機械の熱変位補正方法を示すブロック線図である。図２
において、１１は制御手段、１２は温度検出手段、１３
は温度記憶部であり、温度検出手段１２は、所定の温度
検出位置に配設した例えば熱電対等の温度センサで構成
され、基準温度として用いる熱容量が大きく比較的温度
変化の小さいベッド１の鋳物温度（Ｔ0）が検出できる
位置、比較的温度変化の大きいラム２の鋳物温度（Ｔ
1）が検出できる位置及び機械上部の気温（Ｔ2）が検出
できる位置に配設される。温度記憶部１３には、所定時
間間隔で、Ｔ0n、Ｔ1n及びＴ2n（nは温度検出回数）が
記憶される。
【００１５】１４は基準温度との温度差（ΔＴ1n、ΔＴ
2n）を演算する温度差演算部、１５は温度検出開始後の
初回の温度差（ΔＴ11、ΔＴ21）を基準温度差として記
憶する基準温度差記憶部、１６は今回検出温度差と基準
温度差との差分（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）を
演算する第１の差分演算部、１７は前回検出した基準温
度との温度差（ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2(n-1)）を記憶する前
回検出温度差記憶部、１８は今回検出した基準温度との
温度差と前回検出した基準温度との温度差との差分（Δ
Ｔ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）を演算する第
２の差分演算部、１９は熱時定数に相当する係数α1及
びα2並びに単位温度当たりの熱変位係数β1及びβ2を
記憶する補正係数記憶部、２０は第１の差分演算部１６
の演算値、第２の差分演算部１８の演算値及び補正係数
記憶部１９の補正係数から補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ
2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を
演算する補正量演算部、２１はアンプ出力指令部、２２
はリニアモータ等からなる駆動手段である。補正量演算
部２０で演算した補正量Ｈｎに応じて、アンプ出力指令
部２１から駆動手段２２に補正量分の軸送りの指令が送
られ、熱変位を打ち消す方向に駆動手段２２が動作す
る。
2n）を演算する温度差演算部、１５は温度検出開始後の
初回の温度差（ΔＴ11、ΔＴ21）を基準温度差として記
憶する基準温度差記憶部、１６は今回検出温度差と基準
温度差との差分（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）を
演算する第１の差分演算部、１７は前回検出した基準温
度との温度差（ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2(n-1)）を記憶する前
回検出温度差記憶部、１８は今回検出した基準温度との
温度差と前回検出した基準温度との温度差との差分（Δ
Ｔ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）を演算する第
２の差分演算部、１９は熱時定数に相当する係数α1及
びα2並びに単位温度当たりの熱変位係数β1及びβ2を
記憶する補正係数記憶部、２０は第１の差分演算部１６
の演算値、第２の差分演算部１８の演算値及び補正係数
記憶部１９の補正係数から補正量Ｈｎ＝{（ΔＴ1n−Δ
Ｔ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}・β1＋{（ΔＴ
2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）・α2}・β2を
演算する補正量演算部、２１はアンプ出力指令部、２２
はリニアモータ等からなる駆動手段である。補正量演算
部２０で演算した補正量Ｈｎに応じて、アンプ出力指令
部２１から駆動手段２２に補正量分の軸送りの指令が送
られ、熱変位を打ち消す方向に駆動手段２２が動作す
る。
【００１６】補正係数である熱時定数に相当する係数α
1及びα2並びに単位温度当たりの熱変位係数β1及びβ2
は、温度検出位置により異なるため、温度検出位置（温
度検出手段１２の配設位置）に応じて実験等により予め
決定する。まず、α1＝α2＝０とし、例えば、β1を固
定値として与え、β2の値を変化させて、熱変位補正が
最も良くできるようにβ2の値を仮選定する。次に、β1
の値を変えて前記と同様のβ2の値の選定を行い、熱変
位補正の精度を上げるという観点から、β1及びβ2の値
を選定する。次に、これら選定したβ1及びβ2の値を用
いて、α1を固定値として与え、α2の値を変化させて、
熱変位補正が最も良くできるようにα2の値を仮選定す
る。次に、α1の値を変えて前記と同様のα2の値の選定
を行い、熱変位補正の精度を上げるという観点から、α
1及びα2の値を選定する。このようにして最終的に選定
したα1、α2、β1及びβ2を補正係数記憶部１９に記憶
しておけばよい。
1及びα2並びに単位温度当たりの熱変位係数β1及びβ2
は、温度検出位置により異なるため、温度検出位置（温
度検出手段１２の配設位置）に応じて実験等により予め
決定する。まず、α1＝α2＝０とし、例えば、β1を固
定値として与え、β2の値を変化させて、熱変位補正が
最も良くできるようにβ2の値を仮選定する。次に、β1
の値を変えて前記と同様のβ2の値の選定を行い、熱変
位補正の精度を上げるという観点から、β1及びβ2の値
を選定する。次に、これら選定したβ1及びβ2の値を用
いて、α1を固定値として与え、α2の値を変化させて、
熱変位補正が最も良くできるようにα2の値を仮選定す
る。次に、α1の値を変えて前記と同様のα2の値の選定
を行い、熱変位補正の精度を上げるという観点から、α
1及びα2の値を選定する。このようにして最終的に選定
したα1、α2、β1及びβ2を補正係数記憶部１９に記憶
しておけばよい。
【００１７】このように、この発明に係る工作機械の熱
変位補正方法は、機械本体の比較的温度変化が小さい位
置、機械本体の比較的温度変化が大きい位置及び機械の
周囲温度等複数点の温度を検出し、機械本体の比較的温
度変化の少ない位置の温度を基準温度として、検出した
他点の温度と基準温度との温度差及びこの温度差の時間
変化を考慮して各軸の補正量を求めるものである。
変位補正方法は、機械本体の比較的温度変化が小さい位
置、機械本体の比較的温度変化が大きい位置及び機械の
周囲温度等複数点の温度を検出し、機械本体の比較的温
度変化の少ない位置の温度を基準温度として、検出した
他点の温度と基準温度との温度差及びこの温度差の時間
変化を考慮して各軸の補正量を求めるものである。
【００１８】図３は、この発明の実施の形態に係る工作
機械の熱変位補正方法による熱変位補正結果の一例を示
す図であり、温度変化が急激な場合のＺ軸変位を示して
いる。図３において、曲線ａは補正を行わない場合、曲
線ｂはこの発明に係る熱変位補正を行った場合、曲線ｃ
は従来技術と同様の熱変位補正を行った場合である。Ｚ
軸変位は、棒の先端に球の付いた基準ピンを電極側と定
盤中央に対向するように取り付け、両先端を一定時間毎
に接触させることで相対位置の変化量を測定して求めて
いる。
機械の熱変位補正方法による熱変位補正結果の一例を示
す図であり、温度変化が急激な場合のＺ軸変位を示して
いる。図３において、曲線ａは補正を行わない場合、曲
線ｂはこの発明に係る熱変位補正を行った場合、曲線ｃ
は従来技術と同様の熱変位補正を行った場合である。Ｚ
軸変位は、棒の先端に球の付いた基準ピンを電極側と定
盤中央に対向するように取り付け、両先端を一定時間毎
に接触させることで相対位置の変化量を測定して求めて
いる。
【００１９】特に温度変化が急激な場合は、この温度変
化により工作機械は大きな熱変位を生じており、図３の
例では、この発明に係る熱変位補正を行った場合（曲線
ｂ）は、補正を行わない場合（曲線ａ）に比べ、Ｚ軸変
位を約１／３に抑えることができることがわかる。ま
た、この発明に係る熱変位補正を行った場合（曲線ｂ）
は、従来技術と同様の熱変位補正を行った場合（曲線
ｃ）に比べ、熱変位変化をさらに抑制することができる
ことがわかる。
化により工作機械は大きな熱変位を生じており、図３の
例では、この発明に係る熱変位補正を行った場合（曲線
ｂ）は、補正を行わない場合（曲線ａ）に比べ、Ｚ軸変
位を約１／３に抑えることができることがわかる。ま
た、この発明に係る熱変位補正を行った場合（曲線ｂ）
は、従来技術と同様の熱変位補正を行った場合（曲線
ｃ）に比べ、熱変位変化をさらに抑制することができる
ことがわかる。
【００２０】図４は、図３に対応する熱変位補正量を示
す図であり、曲線ｄはこの発明に係る熱変位補正を行っ
た場合の補正量、曲線ｅは従来技術と同様の熱変位補正
を行った場合の補正量を示している。また、補正を行わ
ない場合のＺ軸変位（曲線ａ）との比較のため、曲線ｄ
及び曲線ｅの符号を曲線ａの符号と合わせて表示してい
る。
す図であり、曲線ｄはこの発明に係る熱変位補正を行っ
た場合の補正量、曲線ｅは従来技術と同様の熱変位補正
を行った場合の補正量を示している。また、補正を行わ
ない場合のＺ軸変位（曲線ａ）との比較のため、曲線ｄ
及び曲線ｅの符号を曲線ａの符号と合わせて表示してい
る。
【００２１】この発明に係る熱変位補正を行った場合の
補正量（曲線ｄ）は、従来技術と同様の熱変位補正を行
った場合の補正量（曲線ｅ）に比べ、温度変化が急激な
場合であっても補正量の遅れが少なく、補正を行わない
場合のＺ軸変位（曲線ａ）とこの発明に係る熱変位補正
を行った場合の補正量（曲線ｄ）とは位相が良く合って
おり、温度変化が急激な場合においても補正量が熱変位
に良く追従していることがわかる。
補正量（曲線ｄ）は、従来技術と同様の熱変位補正を行
った場合の補正量（曲線ｅ）に比べ、温度変化が急激な
場合であっても補正量の遅れが少なく、補正を行わない
場合のＺ軸変位（曲線ａ）とこの発明に係る熱変位補正
を行った場合の補正量（曲線ｄ）とは位相が良く合って
おり、温度変化が急激な場合においても補正量が熱変位
に良く追従していることがわかる。
【００２２】以上の説明においては、温度検出手段１２
による温度検出点が３点の場合を示したが、この発明は
このような場合に限定されるものではなく、２点又は４
点以上であってもよい。
による温度検出点が３点の場合を示したが、この発明は
このような場合に限定されるものではなく、２点又は４
点以上であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】この発明に係る工作機械及びその熱変位
補正方法は、以上説明したように構成されているので、
温度変化が急激な場合においても適切な熱変位補正を行
うことができ、加工精度を向上することができるという
効果を奏する。
補正方法は、以上説明したように構成されているので、
温度変化が急激な場合においても適切な熱変位補正を行
うことができ、加工精度を向上することができるという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 工作機械の例として示す型彫放電加工機の構
成例を示す説明図である。
成例を示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態に係る工作機械の熱変
位補正方法を示すブロック線図である。
位補正方法を示すブロック線図である。
【図３】 この発明の実施の形態に係る工作機械の熱変
位補正方法による熱変位補正結果の一例を示す図であ
る。
位補正方法による熱変位補正結果の一例を示す図であ
る。
【図４】 図３に対応する熱変位補正量を示す図であ
る。
る。
１ ベッド、２ ラム、３ ヘッド、３ａ ヘッドベー
ス、４ 定盤、５ 加工槽、６ 加工液タンク、７ 温
度制御装置、８ 加工用電源、９ 自動工具交換装置、
１０ キャビン、１１ 制御手段、１２ 温度検出手
段、１３ 温度記憶部、１４ 温度差演算部、１５ 基
準温度差記憶部、１６ 第１の差分演算部、１７ 前回
検出温度差記憶部、１８ 第２の差分演算部、１９ 補
正係数記憶部、２０ 補正量演算部、２１ アンプ出力
指令部、２２ 駆動手段。
ス、４ 定盤、５ 加工槽、６ 加工液タンク、７ 温
度制御装置、８ 加工用電源、９ 自動工具交換装置、
１０ キャビン、１１ 制御手段、１２ 温度検出手
段、１３ 温度記憶部、１４ 温度差演算部、１５ 基
準温度差記憶部、１６ 第１の差分演算部、１７ 前回
検出温度差記憶部、１８ 第２の差分演算部、１９ 補
正係数記憶部、２０ 補正量演算部、２１ アンプ出力
指令部、２２ 駆動手段。
Claims (4)
- 【請求項１】 工具と被加工物とを駆動手段により相対
移動させて被加工物を加工する工作機械において、 機械本体の比較的温度変化が小さい位置及びその他の少
なくとも１つの位置に配設した温度検出手段と、 前記温度検出手段による温度検出値を所定時間間隔毎に
記憶し、前記機械本体の比較的温度変化が小さい位置に
配設した温度検出手段による温度検出値を基準温度と
し、前記温度検出手段による前記その他の位置の温度検
出値と前記基準温度との温度差及びこの温度差の前記時
間間隔毎の変化量を考慮して各軸の補正量を求め、熱変
位を打ち消す方向に前記駆動手段に前記補正量分の軸送
り動作指令を送る制御手段とを備えたことを特徴とする
工作機械。 - 【請求項２】 工具と被加工物とを駆動手段により相対
移動させて被加工物を加工する工作機械において、 機械本体の比較的温度変化が小さい位置、機械本体の比
較的温度変化が大きい位置及び機械の周囲温度を検出で
きる位置に配設した温度検出手段と、 前記温度検出手段による温度検出値を所定時間間隔毎に
記憶し、前記機械本体の比較的温度変化が小さい位置に
配設した温度検出手段による温度検出値Ｔ0n（nは温度
検出回数）を基準温度とし、前記機械本体の比較的温度
変化が大きい位置に配設した温度検出手段による温度検
出値Ｔ1nと前記基準温度Ｔ0nとの温度差及び前記機械の
周囲温度を検出できる位置に配設した温度検出手段によ
る温度検出値Ｔ2nと前記基準温度Ｔ0nとの温度差（ΔＴ
1n＝Ｔ1n−Ｔ0n、ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所定時間間隔
毎に更新される今回の温度差と初回の温度差との第１の
差分（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並びに所定時
間間隔毎に更新される今回の温度差と前回の温度差との
第２の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-
1)）を演算し、前記第１の差分及び第２の差分並びに予
め設定してなる熱時定数に相当する係数α1、α2及び単
位温度当たりの熱変位係数β1、β2から各軸の補正量Ｈ
ｎ＝{（ΔＴ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・
α1}・β1＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-
1)）・α2}・β2を求め、熱変位を打ち消す方向に前記
駆動手段に前記補正量分の軸送り動作指令を送る制御手
段とを備えたことを特徴とする工作機械。 - 【請求項３】 機械本体の比較的温度変化が小さい位置
とその他の位置の温度を検出して補正量を求め、工具と
被加工物とを相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正
を行う工作機械の熱変位補正方法において、 前記機械本体の比較的温度変化が小さい位置の温度を基
準温度とし、前記その他の位置の温度と前記基準温度と
の温度差及びこの温度差の時間変化量を考慮して各軸の
補正量を求めることを特徴とする工作機械の熱変位補正
方法。 - 【請求項４】 機械本体の比較的温度変化が小さい位置
とその他の位置の温度を検出して補正量を求め、工具と
被加工物とを相対移動させる駆動手段の各軸の送り補正
を行う工作機械の熱変位補正方法において、 機械本体の比較的温度変化が小さい位置の温度、機械本
体の比較的温度変化が大きい位置の温度及び機械の周囲
温度を所定時間間隔毎に検出し、前記機械本体の比較的
温度変化が小さい位置の温度Ｔ0n（nは温度検出回数）
を基準温度とし、前記機械本体の比較的温度変化が大き
い位置の温度Ｔ1nと前記基準温度との温度差及び前記機
械の周囲温度Ｔ2nと前記基準温度との温度差（ΔＴ1n＝
Ｔ1n−Ｔ0n、ΔＴ2n＝Ｔ2n−Ｔ0n）、所定時間間隔毎に
更新される今回の温度差と初回の温度差との第１の差分
（ΔＴ1n−ΔＴ11、ΔＴ2n−ΔＴ21）並びに所定時間間
隔毎に更新される今回の温度差と前回の温度差との第２
の差分（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)、ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）を
演算し、前記第１の差分及び第２の差分並びに予め設定
してなる熱時定数に相当する係数α1、α2及び単位温度
当たりの熱変位係数β1、β2から各軸の補正量Ｈｎ＝
{（ΔＴ1n−ΔＴ11）＋（ΔＴ1n−ΔＴ1(n-1)）・α1}
・β1＋{（ΔＴ2n−ΔＴ21）＋（ΔＴ2n−ΔＴ2(n-1)）
・α2}・β2を求めることを特徴とする工作機械の熱変
位補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295090A JP2003094290A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 工作機械及びその熱変位補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295090A JP2003094290A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 工作機械及びその熱変位補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003094290A true JP2003094290A (ja) | 2003-04-03 |
Family
ID=19116583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001295090A Pending JP2003094290A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 工作機械及びその熱変位補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003094290A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-09-26 JP JP2001295090A patent/JP2003094290A/ja active Pending
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