JP2007015094A - 工作機械の熱変位推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱変位補正プログラムが開始されると、温度センサによる温度測定が実行される(Step1)。主軸の回転数が変化する(Step2)と、カウンタがスタート(Step3)する。予め設定したカウント回数内(Step4でYesの場合)では、ムダ時間対応の相当発熱量演算(Step6)を、前々回の温度変化データを適用する演算式で行い、それ以外(Step4でNoの場合)は前回の温度変化データを適用する演算式で通常の相当発熱量演算(Step5)を行う。そして、熱変位相当温度変化を演算(Step7)し、この結果に熱変位変換係数を乗算して推定熱変位量に換算した後(Step8)、NC装置が補正出力処理(Step9)を行う。
【選択図】 図10
Description
請求項2に記載の発明は、請求項1の目的に加えて、容易で的確なムダ時間補正演算処理を可能とするために、ムダ時間補正演算処理を、複数回前の温度変化に基づいて相当発熱量を推定演算する構成としたものである。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、複数回前の温度変化データの使用により、ムダ時間補正演算処理を簡単且つ的確に行うことができる。
図1は、マシニングセンタにおける主軸回転数の経時変化を示し、ここでは本発明の特徴を明らかにするために、主軸回転数には定常状態を作る13,000min−1と過渡状態を作る25,000min−1とを考える。図2は、図1の運転条件下における主軸の実際の熱変位量及び温度上昇値(機体温度からの相対値)の経時変化を示し、熱変位量は非接触式変位センサを用いて10秒間隔で測定し、温度上昇値は主軸軸受の近傍に設置した温度センサで測定したものである。図3は、従来方法で推定した熱変位量と図2に示した実際の熱変位量との誤差を示すものである。
なお、図3で推定した熱変位量は、各係数を具体的に定めた下記の式1’〜式3’により求められている。
TXn:n回目の相当発熱量 TYn:n回目の温度変化
αT :温度応答特性係数
Yn=Yn−1+(Xn−Yn−1)・α 式2
Xn:n回目の相当発熱量 Yn:n回目の一次遅れ応答処理演算値(熱変位相当温度変化)
α :応答特性係数
推定熱変位=K・Yn 式3
K:熱変位変換係数(μm/℃)
Yn=Yn−1+(Xn−Yn−1)・0.038 式2’
推定熱変位=5・Yn 式3’
しかしながら、図5に示すように、測定温度の変化を拡大して見ると、回転数変化直後にムダ時間があり、この部分が熱変位推定精度に悪影響を及ぼしていることが分かる。ムダ時間は、温度センサの応答時定数並びに温度センサの設置位置(熱源である軸受からセンサまでの距離、図6参照)によって発生する。図7は、熱源からセンサまでの距離とムダ時間との関係を示すものである。
TXn:n回目の相当発熱量 TYn:n回目の温度変化
αT:応答特性係数
図9は、縦形マシニングセンタにおける熱変位補正システムを示すものであるが、これと同様のシステムを横形マシニングセンタに適用してもよい。マシニングセンタは、周知のように、主軸ヘッド1、コラム2、主軸3、ベッド4、移動テーブル5等から構成されている。主軸3の近傍にはその発熱温度を測定するための第1温度センサ6が取り付けられている(図6参照)。ベッド4には基準温度を測定する第2温度センサ7が取り付けられている。
まず、熱変位補正プログラムが開始されると、温度センサ6,7による温度測定が実行される(Step1)。そして、この間に主軸3の回転数が変化する(Step2)と、カウンタがスタート(Step3)する。予め設定したカウント回数内(Step4でYesの場合)では、ムダ時間対応の相当発熱量演算(ムダ時間補正演算処理、Step6)を式1”で行い、それ以外(Step4でNoの場合)は式1による通常の相当発熱量演算(Step5)を行う。そして、式2にて熱変位相当温度変化を演算(Step7)し、式3で推定熱変位量に換算する(Step8)。その後、これに相当する補正量が入力されたNC装置11が補正出力処理(Step9)を行い、適宜補正処理が続行される(Step10)。
Claims (2)
- 工作機械の温度上昇をセンサで測定する段階と、測定した温度を数値化する段階と、数値化された温度データに基づき相当発熱量を推定演算する段階と、該相当発熱量から熱変位量を推定演算する段階とからなり、それら演算式が離散値を用いて演算する方式であり、該推定演算係数が予め実験或いはシミュレーションから求められる工作機械の熱変位推定方法であって、
数値化された温度データに基づき相当発熱量を推定演算する段階では、発熱状態が変化した後の所定の時間或いは所定の演算回数内でのみ測定温度のムダ時間を補正するムダ時間補正演算処理を行うことを特徴とする工作機械の熱変位推定方法。 - ムダ時間補正演算処理が、複数回前の温度変化に基づいて相当発熱量を推定演算するものである請求項1に記載の工作機械の熱変位推定方法。
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