JP2009214283A - Thermal displacement correction method of machine tool, thermal displacement correction device and program for thermal displacement correction of the same - Google Patents

Thermal displacement correction method of machine tool, thermal displacement correction device and program for thermal displacement correction of the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal displacement correction method of a machine tool, a thermal displacement correction device and a program for thermal displacement correction of the same in which an amount of correction can be approximated to an actual amount of extension of a ball screw shaft in a transition state to stabilize temperature increase of the machine tool. <P>SOLUTION: Saturation temperature is calculated from current and rotation speed in a temperature distribution calculation circuit 19 to calculate temperature increase of an X-axis motor 71. A heat generation amount of a front bearing part is calculated from the temperature increase and temperature of a shaft end part in an X-axis motor side, and a heat generation amount of each section of the ball screw shaft 81 is calculated. Afterwards temperature distribution of each heat source is calculated from these heat generation amounts and various data stored in a parameter memory 20. In a period until the heat generation amount and a heat radiation amount of the motor are balanced, an accurate amount of correction following change of temperature of the motor can be obtained by using a second heat generation amount based on the temperature increase of the motor for calculation to derive a correction value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、工作機械の熱変位補正方法、熱変位補正装置及び熱変位補正用プログラムに関し、特に工作機械の運転中に生じるボールねじ機構の熱変位による誤差を補正するように構成したものに関する。   The present invention relates to a thermal displacement correction method for a machine tool, a thermal displacement correction apparatus, and a thermal displacement correction program, and more particularly to a configuration configured to correct an error due to thermal displacement of a ball screw mechanism that occurs during operation of a machine tool.

ボールねじ機構は、位置決め機構として工作機械に広く使用されている。ボールねじ機構はボールねじシャフトとナット及び軸受各部との摩擦抵抗やサーボモータの発熱のために温度上昇による熱膨張を起こし、熱変位を生じる。現在のNC工作機械ではセミクローズドループ型が一般的であるが、この方式のNC工作機械ではボールねじシャフトの熱変位が、そのまま位置決め誤差となって現れる。このため、ボールねじシャフトに予張力を与え、熱膨張を吸収する方式が対策として使用されてきた。ところが最近では、太いボールねじシャフトを使用する上に送り速度が非常に速くなっているので発熱量が増大し、予張力方式で対応しようとすると、非常に大きな引張力を加えねばならず、ボールねじ機構の構造体が変形したり、スラスト軸受に無理な力が加わって焼き付く等の問題があった。   The ball screw mechanism is widely used in machine tools as a positioning mechanism. The ball screw mechanism causes thermal expansion due to a rise in temperature due to frictional resistance between the ball screw shaft, the nut, and each part of the bearing and heat generation of the servo motor, thereby causing thermal displacement. In the current NC machine tool, a semi-closed loop type is generally used, but in this type of NC machine tool, the thermal displacement of the ball screw shaft appears as a positioning error as it is. For this reason, a method of applying pretension to the ball screw shaft and absorbing thermal expansion has been used as a countermeasure. However, recently, the use of a thick ball screw shaft and the feeding speed has become very fast, so the amount of heat generation has increased, and when trying to cope with the pre-tension method, a very large tensile force has to be applied. There have been problems such as deformation of the structure of the screw mechanism and seizure due to excessive force applied to the thrust bearing.

そこで、ボールねじシャフトに無理な予張力を与えず、しかも、特別な測定装置を必要としないボールねじシャフトの熱変位補正方法が開発されており、特許文献1においてその方法が提案されている。これは、サーボモータの電気子電流と電圧との積から求めたボールねじシャフトの発熱量からボールねじシャフトを複数の区間に分割したモデルにおいて温度分布を求め、更に、ボールねじシャフトの熱変位量を時々刻々に予想し、この熱変位量をNC装置にピッチエラー補正として与えることにより、インプロセスで補正する方法である。   Therefore, a method for correcting thermal displacement of a ball screw shaft that does not give excessive pretension to the ball screw shaft and does not require a special measuring device has been developed. This is because the temperature distribution is obtained in a model in which the ball screw shaft is divided into a plurality of sections from the heat generation amount of the ball screw shaft obtained from the product of the electric current and voltage of the servo motor, and further, the amount of thermal displacement of the ball screw shaft. This is a method of correcting in-process by predicting this moment by moment and giving this thermal displacement amount to the NC device as pitch error correction.

特許文献2は、特許文献1の方法にはサーボモータ自体の加減速のエネルギーが発熱量に含まれる問題があることに着目し、サーボモータの回転速度からボールねじシャフトの各区間の発熱量を算出する熱変位量補正方法を提案している。この方法によれば、算出された補正量をボールねじシャフトの実際の伸びに近似させることができる。   Patent document 2 pays attention to the problem that the acceleration / deceleration energy of the servo motor itself is included in the calorific value in the method of patent document 1, and the calorific value of each section of the ball screw shaft is determined from the rotation speed of the servo motor. A method for correcting the amount of thermal displacement to be calculated is proposed. According to this method, the calculated correction amount can be approximated to the actual elongation of the ball screw shaft.

特開昭63―256336号公報JP-A 63-256336 特開平4―240045号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-240045

しかしながら、特許文献2に提案される方法では、サーボモータの発熱量が回転速度のみで算出されており、サーボモータの負荷によって発熱量が異なってくる点についての検討はなされていない。更に、サーボモータの稼動初期と一定時間経過後における補正量算出の条件についての開示もされていないことから、モータの稼動初期である過渡的状態において計算された補正量とボールねじシャフトの実際の伸びとが近似できない可能性が考えられる。   However, in the method proposed in Patent Document 2, the heat generation amount of the servo motor is calculated only by the rotation speed, and no consideration is given to the point that the heat generation amount varies depending on the load of the servo motor. Furthermore, since there is no disclosure about the initial condition of servo motor operation and the condition for calculating the correction amount after a certain period of time, the correction amount calculated in the transient state at the initial operation of the motor and the actual ball screw shaft There is a possibility that the elongation cannot be approximated.

そこで、実際にサーボモータを稼動させてボールねじシャフトの端部の温度を計測すると共に、特許文献2に提案される熱分布モデルを作成して、実際のボールねじシャフト端部の温度と熱分布モデルで計算された温度との比較実験を行った。
図14に示すように、実際のボールねじシャフトの端部温度を計測する機構は、サーボモータ201と、このサーボモータ201とカップリング202を介して接続されるボールねじシャフト203と、このボールねじシャフト203と螺合され、ボールねじシャフト203の回転により前後移動可能なナット204と、ナット204と一体的に前後移動可能なテーブル205からなり、ボールねじシャフト203は支持台に設置される固定ベアリング206と可動ベアリング207に回転自在に支持されている。尚、温度測定部位208は固定ベアリング206の中央部分近傍に設定した。
Therefore, the servo motor is actually operated to measure the temperature of the end of the ball screw shaft, and the heat distribution model proposed in Patent Document 2 is created to determine the actual temperature and heat distribution of the end of the ball screw shaft. A comparative experiment with the temperature calculated by the model was performed.
As shown in FIG. 14, a mechanism for measuring an end temperature of an actual ball screw shaft includes a servo motor 201, a ball screw shaft 203 connected to the servo motor 201 via a coupling 202, and the ball screw. A nut 204 that is screwed to the shaft 203 and can be moved back and forth by the rotation of the ball screw shaft 203 and a table 205 that can move back and forth integrally with the nut 204, and the ball screw shaft 203 is a fixed bearing installed on a support base. 206 and a movable bearing 207 are rotatably supported. The temperature measurement portion 208 was set near the center portion of the fixed bearing 206.

本入熱実験の条件は以下のように設定した。
(条件1)
移動中のサーボモータ201に流れる平均電流及び平均回転数を一定に保ち、固定位置209における温度測定値が安定するまで繰返し一定速度の往復移動を行う。
(条件2)
ナット204の発熱が温度測定部位208に影響しないように、テーブル205の移動は固定ベアリング206から十分離れた位置で行い、温度測定部位208の温度はサーボモータ201及び固定ベアリング206の影響のみとした。
The conditions for this heat input experiment were set as follows.
(Condition 1)
The average current flowing through the moving servo motor 201 and the average number of rotations are kept constant, and reciprocating at a constant speed is repeated until the temperature measurement value at the fixed position 209 is stabilized.
(Condition 2)
The table 205 is moved at a position sufficiently away from the fixed bearing 206 so that the heat generation of the nut 204 does not affect the temperature measurement portion 208, and the temperature of the temperature measurement portion 208 is limited to the influence of the servo motor 201 and the fixed bearing 206. .

次に、特許文献2に提案される熱分布モデルを作成した。サーボモータ201に流れる平均電流及び平均回転数が一定であることから、サーボモータ201からボールねじシャフトの端部への入熱は一定として、特許文献2にある非定常熱伝導方程式を解き、各時点における温度を計算した。   Next, a heat distribution model proposed in Patent Document 2 was created. Since the average current flowing through the servo motor 201 and the average rotation speed are constant, the heat input from the servo motor 201 to the end of the ball screw shaft is assumed to be constant, and the unsteady heat conduction equation in Patent Document 2 is solved, The temperature at the time point was calculated.

図15は、固定位置209(図14参照)における熱変位の実験値と熱分布モデルによる計算値とを示す。縦軸はボールねじシャフト端部の温度、横軸は経過時間、実線は実験値、破線は計算値である。この結果から、ボールねじシャフト端部の温度上昇が安定化した後は実験値と計算値とは近似しているものの、温度上昇が安定化するまでの過渡的状態の期間は、計算値が実験値より温度上昇が早く正確な予測ができないことを確認した。   FIG. 15 shows experimental values of thermal displacement at a fixed position 209 (see FIG. 14) and calculated values based on a heat distribution model. The vertical axis represents the temperature at the end of the ball screw shaft, the horizontal axis represents the elapsed time, the solid line represents the experimental value, and the broken line represents the calculated value. From this result, after the temperature rise at the end of the ball screw shaft is stabilized, the experimental value and the calculated value are approximated, but the calculated value is experimental during the period of transient state until the temperature rise is stabilized. It was confirmed that the temperature rises faster than the value and accurate prediction cannot be made.

本発明の目的は、工作機械の稼動後、温度上昇が安定化するまでの過渡的状態において、
補正量をボールねじシャフトの実際の伸び量に近似させることができる工作機械の熱変位補正方法、熱変位補正装置及びその熱変位補正用プログラムを提供することにある。
The object of the present invention is to provide a transient state until the temperature rise is stabilized after the machine tool is operated.
It is an object of the present invention to provide a thermal displacement correction method for a machine tool, a thermal displacement correction apparatus, and a program for correcting the thermal displacement that can approximate the correction amount to the actual elongation amount of the ball screw shaft.

請求項1の工作機械の熱変位補正方法は、送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、このボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有する方法であって、サーボモータの回転速度に基づきナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量を求める第1ステップと、サーボモータの上昇温度を検出し、この上昇温度に基づきサーボモータからボールねじシャフトに発生する第2発熱量を求める第2ステップと、第1発熱量と第2発熱量とからボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する第3ステップと、
温度分布から前記ボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算する第4ステップと、熱変位量に基づき加工データの補正量を演算する第5ステップとを備えたことを特徴とする。
The method for correcting a thermal displacement of a machine tool according to claim 1 includes a ball screw mechanism for feed drive, a feed amount control means for calculating a feed amount of a nut by a ball screw shaft of the ball screw mechanism based on machining data, and the ball screw. A method having a servo motor for rotating a shaft and a speed control means for controlling the rotation speed of the servo motor based on machining data, and is generated from a nut to a ball screw shaft based on the rotation speed of the servo motor. A first step for obtaining a first heating value; a second step for detecting a rising temperature of the servo motor; and a second heating value generated from the servo motor to the ball screw shaft based on the rising temperature; and a first heating value; A third step of calculating a temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the ball screw shaft in the length direction from the second calorific value;
A fourth step of calculating a thermal displacement amount of each section of the ball screw shaft from a temperature distribution and a fifth step of calculating a correction amount of machining data based on the thermal displacement amount are provided.

請求項2の工作機械の熱変位補正方法は、請求項1の発明において、サーボモータの上昇温度は、サーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて検出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for correcting a thermal displacement of a machine tool, wherein the rising temperature of the servo motor is detected based on a rotation speed of the servo motor and a drive current value.

請求項3の工作機械の熱変位補正装置は、送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、ボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有する装置であって、サーボモータの回転速度を検出する速度検出手段と、サーボモータの上昇温度を検出する温度検出手段と、サーボモータの回転速度に基づきナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量と前記サーボモータの上昇温度に基づきボールねじシャフトに発生する第2発熱量とから前記ボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する温度分布演算手段と、温度分布に基づいて前記ボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算すると共に、この熱変位量に基づき加工データの補正量を演算する補正量演算手段とを備えたことを特徴とする。   A thermal displacement correction device for a machine tool according to claim 3, comprising: a feed drive ball screw mechanism; a feed amount control means for calculating a feed amount of a nut by the ball screw shaft of the ball screw mechanism based on machining data; and a ball screw shaft And a speed control means for controlling the rotation speed of the servo motor based on the machining data, the speed detection means for detecting the rotation speed of the servo motor, and the servo motor From temperature detection means for detecting the rising temperature, a first heat generation amount generated from the nut to the ball screw shaft based on the rotational speed of the servo motor, and a second heat generation amount generated from the nut to the ball screw shaft based on the rising temperature of the servo motor. Temperature distribution calculating means for calculating a temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the ball screw shaft in the length direction; Wherein while calculating the thermal distortion of each section of the ball screw shaft, characterized in that a correction quantity calculating means for calculating a correction amount of the processed data based on the thermal displacement amount based on.

請求項4の工作機械の熱変位補正装置は、請求項3の発明において、温度検出手段は、サーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて上昇温度を検出することを特徴とする   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the thermal displacement correcting device for a machine tool according to the third aspect, wherein the temperature detecting means detects the rising temperature based on the rotational speed of the servo motor and the drive current value.

請求項5の工作機械の熱変位補正用プログラムは、送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、ボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有するコンピータを、サーボモータの回転速度に基づいて求められる第1発熱量とサーボモータの上昇温度に基づいて求められる第2発熱量とからボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する温度分布演算手段と、温度分布演算手段で求められた温度分布を用いてボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算すると共に、この熱変位量を用いて加工データの補正量を演算する補正量演算手段として機能させることを特徴とする。   A program for correcting thermal displacement of a machine tool according to claim 5 comprises: a feed screw ball screw mechanism; a feed amount control means for calculating a feed amount of a nut by a ball screw shaft of the ball screw mechanism based on machining data; A computer having a servo motor for rotationally driving the shaft and a speed control means for controlling the rotational speed of the servo motor based on the machining data, a first calorific value obtained based on the rotational speed of the servo motor and the servo motor A temperature distribution calculating means for calculating a temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the ball screw shaft in the length direction from a second calorific value obtained based on the rising temperature of the temperature, and a temperature distribution obtained by the temperature distribution calculating means To calculate the amount of thermal displacement for each section of the ball screw shaft, and to calculate the amount of machining data correction using this amount of thermal displacement. Wherein the function as the correction amount calculation means.

請求項1の発明によれば、ナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量だけでなく、サーボモータの上昇温度に基づく第2発熱量を用いてボールねじシャフトの複数の区間の温度分布を演算して補正量を得るため、サーボモータの温度が安定化するまでの過渡的状態においても補正量をボールねじシャフトの実際の伸び量に近似させることができる。つまり、サーボモータからボールねじシャフトへの入熱は、サーボモータの上昇温度による影響を受けるが、サーボモータ自体の上昇温度は負荷等運転要素の影響に起因する。特に、サーボモータの発熱量と放熱量とが均衡するまでの期間は、サーボモータの温度が刻々と変化しているため、補正値を求める演算にサーボモータの温度上昇に基づく発熱量を用いることにより、モータ温度の変化に追従した補正量を得ることができる。
また、サーボモータからボールねじシャフトへの入熱以外については、ナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量を用いて複数の区間毎に熱変位量を演算することができ、別途センサを設けることなく精度の良い補正量を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, not only the first heat generation amount generated from the nut to the ball screw shaft but also the second heat generation amount based on the rising temperature of the servo motor is used to obtain the temperature distribution of the plurality of sections of the ball screw shaft. Since the correction amount is obtained by calculation, the correction amount can be approximated to the actual elongation of the ball screw shaft even in a transient state until the temperature of the servo motor is stabilized. That is, heat input from the servo motor to the ball screw shaft is affected by the rising temperature of the servo motor, but the rising temperature of the servo motor itself is caused by the influence of operating elements such as a load. In particular, during the period until the amount of heat generated and the amount of heat released by the servo motor are balanced, the temperature of the servo motor changes every moment, so the amount of heat generated based on the temperature increase of the servo motor should be used for the calculation to obtain the correction value. As a result, a correction amount following the change in the motor temperature can be obtained.
In addition to heat input from the servo motor to the ball screw shaft, the amount of thermal displacement can be calculated for each of a plurality of sections using the first heat generation amount generated from the nut to the ball screw shaft, and a separate sensor is provided. Thus, a highly accurate correction amount can be obtained.

請求項2の発明によれば、サーボモータの上昇温度をサーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて検出するため、別途センサ等用いることなく既存のセンサを使用でき精度の良い補正量を得ることができる。   According to the invention of claim 2, since the rising temperature of the servo motor is detected based on the rotation speed of the servo motor and the drive current value, an existing sensor can be used without using a separate sensor or the like, and an accurate correction amount can be obtained. Obtainable.

請求項3の発明によれば、サーボモータの上昇温度を検出する温度検出手段を有し、この上昇温度に基づく発熱量を用いてボールねじシャフトの複数の区間の温度分布を演算して補正量を得るため、温度上昇が安定化するまでの過渡的状態においても補正量をボールねじシャフトの実際の伸びに近似させることができる。
また、サーボモータからボールねじシャフトへの入熱以外については、ナットからボールねじシャフトに発生する発熱量を用いて複数の区間毎に熱変位量を演算することができ、別途センサを設けることなく精度の良い補正量を得ることができる工作機械の数値制御装置が得られる。
According to the invention of claim 3, the temperature detecting means for detecting the rising temperature of the servo motor is provided, and the correction amount is calculated by calculating the temperature distribution in a plurality of sections of the ball screw shaft using the heat generation amount based on the rising temperature. Therefore, the correction amount can be approximated to the actual elongation of the ball screw shaft even in a transient state until the temperature rise is stabilized.
In addition to heat input from the servo motor to the ball screw shaft, the amount of heat displacement can be calculated for each section using the heat generated from the nut to the ball screw shaft, and there is no need to provide a separate sensor. A numerical control device for a machine tool capable of obtaining a highly accurate correction amount is obtained.

請求項4の発明によれば、温度検出手段は、サーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて上昇温度を検出するため、別途センサ等用いることなく既存のセンサを使用でき精度の良い補正量を得ることができる。   According to the invention of claim 4, since the temperature detecting means detects the rising temperature based on the rotation speed of the servo motor and the drive current value, an existing sensor can be used without using a separate sensor, etc. The quantity can be obtained.

請求項5の発明によれば、コンピュータをサーボモータの回転速度に基づいて求められる第1発熱量とサーボモータの上昇温度に基づいて求められる第2発熱量とから温度分布を演算する温度分布演算手段と、温度分布演算手段で求められた前記温度分布を用いてボールねじシャフトの複数の区間の熱変位量を演算し、この熱変位量を用いて加工データの補正量を演算する補正量演算手段として機能させることから、ほぼ請求項1又は3と同様の効果を奏する。   According to the fifth aspect of the present invention, the temperature distribution calculation for calculating the temperature distribution from the first heat generation amount obtained based on the rotation speed of the servo motor and the second heat generation amount obtained based on the rising temperature of the servo motor. Correction amount calculation that calculates the amount of thermal displacement of a plurality of sections of the ball screw shaft using the temperature distribution obtained by the means and the temperature distribution calculation means, and calculates the correction amount of the machining data using the amount of thermal displacement Since it functions as a means, the same effects as in the first or third aspect are obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples.

図1〜図4に基づいてマシニングセンタM(工作機械)の構成について説明する。
図1に示すように、マシニングセンタMは、ワークと工具とをXYZ直交座標系における各軸方向へ独立に相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工(例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等)を施すことができる工作機械である。このマシニングセンタMは、鋳鉄製の基台であるベース1と、ベース1の上部に設けられ、ワークの切削加工を行う機械本体2と、ベース1の上部に固定され、機械本体2とベース1の上部を覆う箱状の図示しないスプラッシュカバーとを主体に構成されている。
The configuration of the machining center M (machine tool) will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the machining center M moves a workpiece and a tool relative to each other in an XYZ orthogonal coordinate system independently to perform desired machining (for example, “boring”, “milling”). ”,“ Drilling ”,“ cutting ”, etc.). The machining center M includes a base 1 that is a cast iron base, an upper part of the base 1, a machine body 2 that performs cutting of a workpiece, and is fixed to the upper part of the base 1. It is mainly composed of a box-shaped splash cover (not shown) that covers the upper part.

ベース1はY軸方向に長い略直方体状の鋳造品である。ベース1の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部が夫々設けられ、これらの脚部を工場等の床面に設置することでマシニングセンタMが設置されている。   The base 1 is a substantially rectangular parallelepiped casting that is long in the Y-axis direction. Legs whose heights can be adjusted are provided at the four corners of the lower part of the base 1, and the machining center M is installed by installing these legs on the floor of a factory or the like.

次に、機械本体2について説明する。
機械本体2は、ベース1の後部上のコラム座部3の上面に固定され且つ鉛直上方に延びるコラム4と、このコラム4の前面に沿って昇降可能な主軸ヘッド5と、この主軸ヘッド5の内部に回転可能に支持された主軸と、主軸ヘッド5の右側に設けられ、前記主軸の先端に工具6の工具ホルダを取り付けて交換する工具交換装置(ATC)7と、ベース1の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定するテーブル8とを主体に構成されている。コラム4の背面側には、箱状の制御ボックス9が設けられ、この制御ボックス9の内側には、マシニングセンタMの動作を制御する数値制御装置50が設けられている。
Next, the machine body 2 will be described.
The machine body 2 includes a column 4 fixed to the upper surface of the column seat 3 on the rear portion of the base 1 and extending vertically upward, a spindle head 5 that can be raised and lowered along the front surface of the column 4, and the spindle head 5. A main shaft that is rotatably supported inside, a tool changer (ATC) 7 that is provided on the right side of the main shaft head 5 and attaches a tool holder of the tool 6 to the tip of the main shaft, and is provided at the top of the base 1. The table 8 is mainly composed of a table 8 for detachably fixing the workpiece. A box-shaped control box 9 is provided on the back side of the column 4, and a numerical controller 50 that controls the operation of the machining center M is provided inside the control box 9.

次に、テーブル8の移動機構について説明する。
図3に示すように、テーブル8は、サーボモータからなるX軸モータ71(図4参照)及びY軸モータ72(図4参照)により、X軸方向(図1の機械本体2の左右方向)及びY軸方向(機械本体2の奥行き方向)に移動制御される。この移動機構は以下の構成からなる。まず、テーブル8の下側には直方体状の支持台10が設けられている。その支持台10の上面にはX軸方向に沿って延びる1対のX軸送りガイドが設けられ、1対のX軸送りガイド上にテーブル8が移動可能に支持されている。
図3のボールねじ機構の構成図に示すように、テーブル8の下面にはナット部8aが配置され、このナット部8aはX軸モータ71から延設されるX軸ボールねじシャフト81と螺合することでボールねじ機構を構成している。X軸ボールねじシャフト81のX軸モータ71側の端部81aは支持台10に固定される固定ベアリング91aに支持され、反対側の端部81bは可動ベアリング91bに支持されている。
Next, the moving mechanism of the table 8 will be described.
As shown in FIG. 3, the table 8 is driven in the X-axis direction (left-right direction of the machine body 2 in FIG. 1) by an X-axis motor 71 (see FIG. 4) and a Y-axis motor 72 (see FIG. 4), which are servo motors. The movement is controlled in the Y-axis direction (the depth direction of the machine body 2). This moving mechanism has the following configuration. First, a rectangular parallelepiped support 10 is provided below the table 8. A pair of X-axis feed guides extending along the X-axis direction are provided on the upper surface of the support base 10, and the table 8 is movably supported on the pair of X-axis feed guides.
As shown in the block diagram of the ball screw mechanism in FIG. 3, a nut portion 8 a is disposed on the lower surface of the table 8, and this nut portion 8 a is screwed with an X-axis ball screw shaft 81 extending from the X-axis motor 71. By doing so, a ball screw mechanism is configured. An end portion 81a on the X-axis motor 71 side of the X-axis ball screw shaft 81 is supported by a fixed bearing 91a fixed to the support base 10, and an opposite end portion 81b is supported by a movable bearing 91b.

支持台10は、ベース1の上部に設けられ、そのベース1の長手方向に沿って延びる1対のY軸送りガイド上に移動可能に支持されている。テーブル8は、ベース1上に設けられたX軸モータ71によりX軸送りガイドに沿ってX軸方向に移動駆動され、ベース1上に設けられたY軸モータ72によりY軸送りガイドに沿ってY軸方向に移動駆動される。
尚、Y軸の移動機構もX軸と同様にボールねじ機構となっている。
The support base 10 is provided on an upper portion of the base 1 and is movably supported on a pair of Y-axis feed guides extending along the longitudinal direction of the base 1. The table 8 is driven to move in the X-axis direction along the X-axis feed guide by the X-axis motor 71 provided on the base 1, and along the Y-axis feed guide by the Y-axis motor 72 provided on the base 1. It is driven to move in the Y-axis direction.
The Y-axis moving mechanism is also a ball screw mechanism, similar to the X-axis.

X軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー11,12がテーブル8の左右両側に設けられている。Y軸送りガイドには、テレスコピックカバー13とY軸後カバーとが、支持台10の前後に夫々設けられている。これら複数のカバーによって、テーブル8がX軸方向とY軸方向の何れの方向に移動した場合でも、X軸送りガイドとY軸送りガイドは、常にテレスコピックカバー11,12,13とY軸後カバーによって覆われている。つまり、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各レール上に落下するのを防止できる。   In the X-axis feed guide, telescopic covers 11 and 12 that contract in a telescopic manner are provided on both the left and right sides of the table 8. The Y-axis feed guide is provided with a telescopic cover 13 and a Y-axis rear cover before and after the support base 10, respectively. Even if the table 8 is moved in either the X-axis direction or the Y-axis direction by these plural covers, the X-axis feed guide and the Y-axis feed guide are always the telescopic covers 11, 12, 13 and the Y-axis rear cover. Covered by. That is, it is possible to prevent the chips scattered from the processing area, the splash of the coolant, and the like from falling on each rail.

次に、主軸ヘッド5の昇降機構について説明する。
図1,図2に示すように、主軸ヘッド5は、コラム4の前面側で上下方向に延びるガイドレールに対してリニアガイドを介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド5は、コラム4の前面側の上下方向に延びるZ軸ボールねじシャフトに対してナットで連結されている。そのZ軸ボールねじシャフトをZ軸モータ73(図4参照)によって正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド5が上下方向に昇降駆動される。従って、数値制御装置50のCPU51からの制御信号に基づいて、Z軸駆動回路63によりZ軸モータ73を駆動することにより、主軸ヘッド7を昇降駆動するようになっている。
Next, the elevating mechanism of the spindle head 5 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the spindle head 5 is supported by a guide rail extending in the vertical direction on the front side of the column 4 so as to be movable up and down via a linear guide. The spindle head 5 is connected to a Z-axis ball screw shaft extending in the vertical direction on the front side of the column 4 by a nut. By rotating the Z-axis ball screw shaft in the forward and reverse directions by a Z-axis motor 73 (see FIG. 4), the spindle head 5 is driven up and down in the vertical direction. Accordingly, the spindle head 7 is driven up and down by driving the Z-axis motor 73 by the Z-axis drive circuit 63 based on a control signal from the CPU 51 of the numerical controller 50.

図1,図2に示すように、工具交換装置7は、工具6を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン14と、前記主軸に取付けられた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム15等で構成されている。図1,図2に示す工具マガジン14の内側には、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン14内で搬送する搬送機構とが設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the tool changer 7 grips a tool magazine 14 that stores a plurality of tool holders that support the tool 6, a tool holder attached to the spindle, and another tool holder. It is composed of a tool change arm 15 for conveying. Inside the tool magazine 14 shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of tool pots for supporting the tool holder and a transport mechanism for transporting the tool pots in the tool magazine 14 are provided.

図4には、工作機械における電気的構成を示している。
制御手段としての制御装置50は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、入出力インタフェース54と、CPU51と、ROM52と、RAM53と、軸制御回路61a〜64a,75aと、サーボアンプ61〜64と、微分器71b〜74bなどを備えている。サーボアンプ61〜64は、夫々X軸モータ71、Y軸モータ72、Z軸モータ73、主軸モータ74に接続されている。軸制御回路75aはマガジンモータ75に接続されている。
FIG. 4 shows an electrical configuration of the machine tool.
The control device 50 as a control means includes a microcomputer, and includes an input / output interface 54, a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, axis control circuits 61a to 64a and 75a, and servo amplifiers 61 to 64. Differentiators 71b to 74b are provided. The servo amplifiers 61 to 64 are connected to an X-axis motor 71, a Y-axis motor 72, a Z-axis motor 73, and a main shaft motor 74, respectively. The axis control circuit 75 a is connected to the magazine motor 75.

X軸モータ71、Y軸モータ72は、テーブル8をX軸方向、Y軸方向に移動させる為のものである。マガジンモータ75は工具マガジン14を回転移動させる為のものである。主軸モータ74は、前記主軸を回転させる為のものである。尚、前記X軸モータ71、Y軸モータ72、Z軸モータ73、主軸モータ74は、夫々エンコーダ71a〜74aを備えている。   The X-axis motor 71 and the Y-axis motor 72 are for moving the table 8 in the X-axis direction and the Y-axis direction. The magazine motor 75 is for rotating the tool magazine 14. The main shaft motor 74 is for rotating the main shaft. The X-axis motor 71, Y-axis motor 72, Z-axis motor 73, and main shaft motor 74 are provided with encoders 71a to 74a, respectively.

軸制御回路61a〜64aは、CPU51からの移動指令量を受けて、電流指令量(モータトルク指令値)をサーボアンプ61〜64に出力する。サーボアンプ61〜64は、この指令を受けてモータ71〜74に駆動電流を出力する。軸制御回路61a〜64aは、エンコーダ71a〜74aから位置フィードバック信号が入力されて、位置のフィードバック制御を行う。微分器71b〜74bは、エンコーダ71a〜74aから入力された位置フィードバック信号を微分して速度フィードバック信号に変換し、軸制御回路61a〜64aに速度フィードバック信号を出力する。   The axis control circuits 61a to 64a receive a movement command amount from the CPU 51 and output a current command amount (motor torque command value) to the servo amplifiers 61 to 64. The servo amplifiers 61 to 64 receive this command and output a drive current to the motors 71 to 74. The axis control circuits 61a to 64a receive position feedback signals from the encoders 71a to 74a and perform position feedback control. The differentiators 71b to 74b differentiate the position feedback signals input from the encoders 71a to 74a to convert them into speed feedback signals, and output the speed feedback signals to the axis control circuits 61a to 64a.

軸制御回路61a〜64aは、微分器71b〜74bから速度フィードバック信号が入力されて、速度フィードバックの制御を行う。サーボアンプ61〜64からモータ71〜74に出力される駆動電流は、電流検出器61b〜64bで検出される。電流検出器61b〜64bで検出された駆動電流は、軸制御回路61a〜64aにフィードバックされる。軸制御回路61a〜64aは、フィードバックされた駆動電流によって、電流(トルク)制御を行う。   The axis control circuits 61a to 64a receive speed feedback signals from the differentiators 71b to 74b and control the speed feedback. The drive current output from the servo amplifiers 61 to 64 to the motors 71 to 74 is detected by the current detectors 61b to 64b. The drive current detected by the current detectors 61b to 64b is fed back to the axis control circuits 61a to 64a. The axis control circuits 61a to 64a perform current (torque) control using the fed back drive current.

一般的に、モータ71〜74に流れる駆動電流とモータ71〜74にかかる負荷トルクは概略一致するので、モータ71〜74に流れる駆動電流を検出する電流検出器61b〜64bによって、モータ71〜74にかかる負荷トルクを検出することができる。軸制御回路61a〜64aは、CPU51からの移動指令量を受けて、マガジンモータ75を駆動する。   In general, since the drive current flowing through the motors 71 to 74 and the load torque applied to the motors 71 to 74 are approximately the same, the current detectors 61b to 64b that detect the drive current flowing to the motors 71 to 74 are used. Can be detected. The axis control circuits 61 a to 64 a receive the movement command amount from the CPU 51 and drive the magazine motor 75.

次に、本工作機械の数値制御で用いる熱変位量の算出方法について説明する。
本算出方法では、サーボモータ側ボールねじシャフトの前部軸受部、ナット部の移動区間及び反サーボモータ側ボールねじシャフトの後部軸受部の3領域の発熱量を求め、更に、ナット部の移動区間については複数の区間に分割して区間毎の発熱量を求めている。
Next, a method for calculating the amount of thermal displacement used in numerical control of the machine tool will be described.
In this calculation method, the calorific value of the three regions of the front bearing portion and nut portion of the servo motor side ball screw shaft and the rear bearing portion of the anti-servo motor side ball screw shaft is obtained, and further, the nut portion movement interval Is divided into a plurality of sections, and the calorific value for each section is obtained.

(合計熱量の算出)
図5に示すように、ボールねじシャフトの端部81aから端部81bまで(長さをLで示す)の区間は、n分割される。一定時間(例えば、50ms)毎にナット部がどの区間に存在するかを判別し、サーボモータの実回転数から発生熱量を求め、後述する温度分布演算回路のデータエリアに格納する。発生熱量は次式により求められる。
(Calculation of total heat)
As shown in FIG. 5, the section from the end 81a to the end 81b (the length is indicated by L) of the ball screw shaft is divided into n. It is determined in which section the nut portion is present at regular time intervals (for example, 50 ms), the amount of generated heat is obtained from the actual rotation speed of the servo motor, and stored in a data area of a temperature distribution calculation circuit described later. The amount of generated heat is determined by the following equation.

〔数1〕
Q=K×F …(1)
ここで、Q:発生熱量、F:送り速度、K,T:係数である。
[Equation 1]
Q = K 1 × F T (1)
Here, Q: generated heat amount, F: feed rate, K 1 , T: coefficient.

図6に示すように、各区間でのナット部の移動による発熱量は、50ms毎に一定時間(例えば、6400ms)、すなわち128回算出され、これらの熱量は区間毎に合計されて各区間1〜nに対応したデータエリアに格納される。6400msの間に発生した各区間1〜nの熱量1〜nの合計熱量QTTL及び各区間1〜nでの回転数の合計回転数NTTLが夫々データエリアに格納される。 As shown in FIG. 6, the amount of heat generated by the movement of the nut portion in each section is calculated every 50 ms for a certain time (for example, 6400 ms), that is, 128 times. Are stored in the data area corresponding to .about.n. The total heat quantity Q TTL of the heat quantities 1 to n in each section 1 to n generated during 6400 ms and the total rotation speed N TTL of the rotation speeds in each section 1 to n are stored in the data area.

(合計熱量の分配1)
以下に示す合計熱量QTTLの分配方法は、特許文献2と同様にナット部移動区間及び前後部軸受部において互いに他の部分への熱伝導が生じず、熱的には近似的に独立しているとみなすことができること、また、合計発熱量に対する各熱源部の比率は送り速度の如何に関わらずほぼ一定であるという知見に基づいている。
(Total heat distribution 1)
In the distribution method of the total heat quantity Q TTL shown below, heat transfer to the other parts does not occur in the nut part moving section and the front and rear bearing parts, as in Patent Document 2, and is thermally and approximately independent. It is based on the knowledge that the ratio of each heat source part to the total calorific value is almost constant regardless of the feed rate.

すなわち、合計発熱量QTTL、ナット部移動区間発熱量Q、後部軸受部発熱量Qとすると、各熱源部の発熱量は、次式 That is, assuming that the total heat generation amount Q TTL , the nut portion moving section heat generation amount Q N , and the rear bearing portion heat generation amount Q B , the heat generation amount of each heat source unit is expressed by the following equation:

〔数2〕
=η×QTTL
=η×QTTL
から算出される。ここで比率η,ηは前記知見により一定であり、実機によりQ,Qを測定し、比率η,ηを予め求めておく。
[Equation 2]
Q N = η N × Q TTL
Q B = η B × Q TTL
Is calculated from Here, the ratios η N and η B are constant according to the above knowledge, and the ratios η N and η B are obtained in advance by measuring Q N and Q B with an actual machine.

(ナット部移動区間の各区間への熱量の分配)
次に、ナット部移動区間の各区間の熱量を求める。前記データエリアに格納されている熱量は50ms毎に算出した合計値であるため、区間毎に50ms毎の平均熱量を求めた後、平均熱量と合計熱量から各区間について、次式からナット部の存在確率X…X…Xを求める。
(Distribution of heat quantity to each section of nut moving section)
Next, the amount of heat in each section of the nut section movement section is obtained. Since the heat quantity stored in the data area is a total value calculated every 50 ms, after obtaining the average heat quantity every 50 ms for each section, for each section from the average heat quantity and the total heat quantity, Existence probabilities X 1 ... X i ... X n are obtained.

〔数3〕
=区間1についての平均熱量/QTTL

=区間iについての平均熱量/QTTL

=区間Nについての平均熱量/ QTTL
このようにして、各区間についての存在確率X…X…Xnが求められたら、この存在確率と前記ナット部移動区間発熱量Qとから、次式により各区間についての分配熱量QN1…QNi…QNnを求める。
[Equation 3]
X 1 = Average heat value for section 1 / Q TTL
:
X i = average heat for interval i / Q TTL
:
X N = Average heat value for section N / Q TTL
In this way, when the existence probabilities X 1 ... X i ... Xn for each section are obtained, the distribution heat quantity Q N1 for each section is calculated from the existence probability and the nut movement movement calorific value Q N by the following equation. ... Q Ni ... Q Nn is obtained.

〔数4〕
N1=X×Q

Ni=X×Q

Nn=X×Q
[Equation 4]
Q N1 = X 1 × Q N
:
Q Ni = X i × Q N
:
Q Nn = X n × Q N

(合計熱量の分配2)
次に、前部軸受部発熱量Qを算出する。前部軸受部発熱量はサーボモータの上昇温度による入熱に起因するものであることから、サーボモータ本体の温度を算出し、この値とボールねじシャフト端部温度との差異からボールねじシャフト端部の入熱量、所謂前部軸受部発熱量Qを求めることができる。
(Total heat distribution 2)
Then, to calculate the front bearing unit calorific value Q F. Since the amount of heat generated at the front bearing is due to heat input due to the rising temperature of the servo motor, the temperature of the servo motor body is calculated, and the ball screw shaft end is calculated from the difference between this value and the ball screw shaft end temperature. heat input section, it is possible to obtain a so-called front bearing unit calorific value Q F.

図7に例示するように、最大飽和温度がL1aであった場合、工作機械駆動中のモータ本体温度Θは、直線l=L1aに対する漸近線150を描く。また、モータ本体温度Θが最大飽和温度L1aに達した後(図7ではt=8hourの時点)、工作機械を停止すると、モータ本体温度Θは直線l=0に対する漸近線151を描く。漸近線150は、
〔数5〕
1a=K・ω+K・i …(2)
Θ=L1a・(1−exp(−γ・t)) …(3)
で表すことができ、漸近線151は、次式
As illustrated in FIG. 7, when the maximum saturation temperature is L 1a , the motor body temperature Θ M during driving of the machine tool draws an asymptotic line 150 with respect to the straight line l = L 1a . When the machine tool is stopped after the motor main body temperature Θ M reaches the maximum saturation temperature L 1a (at time t = 8 hour in FIG. 7), the motor main body temperature Θ M draws an asymptotic line 151 with respect to the straight line l = 0. . Asymptote 150 is
[Equation 5]
L 1a = K 2 · ω + K 3 · i 2 (2)
Θ M = L 1a · (1−exp (−γ · t)) (3)
The asymptotic line 151 can be expressed as

〔数6〕
Θ=L1a・exp(−γ・t) …(4)
で表される。ここで、iはサーボモータに流れる電流、ωはモータ回転数、L1aは飽和温度であり、γ,K,Kはサーボモータ固有の定数である。工作機械の駆動開始後a分後のモータ本体温度ΘM1aは、
ΘM1a=L1a・{1−exp(−γ・a/60)}
となる。また、工作機械停止後a分後のモータ本体温度ΘM-1a は、
ΘM-1a=L1a・exp(−γ・a/60)
となる。主に式(3)を用いて上記経過時間の間のモータ本体温度Θを算出する。尚、以下の説明では、工作機械の駆動後、時刻t1,t2,……(分)と時間が経過したものとして説明する。すなわち、時刻t1,t2,……の間隔がそれぞれの処理における経過時間である。
[Equation 6]
Θ M = L 1a · exp (−γ · t) (4)
It is represented by Here, i is the current flowing through the servo motor, ω is the motor speed, L 1a is the saturation temperature, and γ, K 2 , and K 3 are constants specific to the servo motor. The motor body temperature Θ M1a after a minute from the start of driving of the machine tool is
Θ M1a = L 1a · {1-exp (−γ · a / 60)}
It becomes. In addition, the motor body temperature Θ M-1a a minutes after the machine tool stops is
Θ M−1a = L 1a · exp (−γ · a / 60)
It becomes. The motor body temperature Θ M during the elapsed time is calculated mainly using the equation (3). In the following description, it is assumed that time t1, t2,... (Minutes) have elapsed since the machine tool was driven. That is, the interval between times t1, t2,... Is the elapsed time in each process.

本実施例では、上記経過時間に基づいてモータ本体温度Θを算出した場合、モータ本体温度Θはその後式(4)に従って低下するものと考える。すなわち、図8(A)に曲線301で例示するように、時刻0から時刻t1までの間の経過時間に基づいて算出されたモータ本体温度ΘMt1の時刻t1における値ΘMt1-1は、前述のように、
ΘMt1-1=Lt1・{1−exp(−γ・t1/60)}
となる。但し、Lt1は時刻0から時刻t1間での経過時間に基づいて算出された最大飽和温度である。そして、時刻t2におけるモータ本体温度ΘMt2の値ΘMt1-2は、式(4)より、
ΘMt1-2=ΘMt1-1・exp{−γ・(t2−t1)/60}
以下同様に、時刻t3,t4におけるモータ本体温度ΘMt1の値ΘMt1-3,ΘMt1-4は、
ΘMt1-3=ΘMt1-1・exp{−γ・(t3−t1)/60}
ΘMt1-4=ΘMt1-1・exp{−γ・(t4−t1)/60}
となる。同様に、時刻t1から時刻t2までの間の経過時間に基づいて最大飽和温度Lt2が算出されたとすると、それに対応するモータ本体温度ΘMt2は図8(B)に曲線302で例示するように変化し、その時刻t2,t3,t4におけるΘMt2-1,ΘMt2-2,ΘMt2-3は夫々、
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}
となる。図8(C)はモータ本体温度ΘMt3の温度変化を示しており、前述と同様にΘMt3-1,ΘMt3-2,ΘMt3-3を求めることができる。
In this embodiment, when calculating the motor body temperature theta M based on the elapsed time, the motor body temperature theta M is considered to decrease as subsequent formula (4). That is, as illustrated by a curve 301 in FIG. 8A , the value Θ Mt1-1 at the time t1 of the motor body temperature Θ Mt1 calculated based on the elapsed time from the time 0 to the time t1 is as described above. like,
Θ Mt1-1 = L t1 · {1-exp (−γ · t1 / 60)}
It becomes. However, L t1 is the maximum saturation temperature calculated based on the elapsed time from time 0 to time t1. Then, the value Θ Mt1-2 of the motor body temperature Θ Mt2 at time t2 is obtained from the equation (4):
Θ Mt1-2 = Θ Mt1-1 · exp {−γ · (t2−t1) / 60}
Similarly, the values Θ Mt1-3 and Θ Mt1-4 of the motor body temperature Θ Mt1 at times t3 and t4 are
Θ Mt1-3 = Θ Mt1-1 · exp {−γ · (t3−t1) / 60}
Θ Mt1-4 = Θ Mt1-1 · exp {−γ · (t4−t1) / 60}
It becomes. Similarly, if the maximum saturation temperature L t2 is calculated based on the elapsed time from time t1 to time t2, the motor body temperature Θ Mt2 corresponding to the maximum saturation temperature L t2 is illustrated by a curve 302 in FIG. Θ Mt2-1 , Θ Mt2-2 , Θ Mt2-3 at the times t2, t3, t4 are respectively
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}
It becomes. FIG. 8C shows the temperature change of the motor main body temperature ΘMt3 , and ΘMt3-1 , ΘMt3-2 , and ΘMt3-3 can be obtained in the same manner as described above.

図8(D)では、このようにして算出されたモータ本体温度ΘMt1,ΘMt2……のその時刻における値を加算してモータ本体温度を算出するのである。例えば、時刻t1,t2,t3,……の間の経過時間に基づいて、図8(D)に曲線301,302,303……で例示するモータ本体温度Θが算出されたとすると、モータ本体温度Θは、図8(D)の曲線304で例示するように変化する。
前記モータ本体温度Θを用いて、前部軸受部発熱量Qを算出するには、次式、
In FIG. 8D , the motor body temperature is calculated by adding the values of the motor body temperatures Θ Mt1 , Θ Mt2 . For example, assuming that the motor body temperature Θ M illustrated by curves 301, 302, 303... In FIG. 8D is calculated based on the elapsed time between times t1, t2, t3,. The temperature Θ changes as illustrated by the curve 304 in FIG.
In order to calculate the front bearing heating value Q F using the motor body temperature Θ, the following equation:

〔数7〕
=K(Θ−Θ) …(5)
となる。ここで、K:係数、Θ:ボールねじシャフト端部温度である。
(温度分布の算出)
以上のようにして各熱源部の発熱量が求められたら、この熱量から温度分布を算出する。温度分布は次の非定常熱伝導方程式、
[Equation 7]
Q F = K 4 (Θ−Θ S ) (5)
It becomes. Here, K 4 : coefficient, Θ S : ball screw shaft end temperature.
(Calculation of temperature distribution)
When the heat generation amount of each heat source unit is obtained as described above, the temperature distribution is calculated from this heat amount. The temperature distribution is the following unsteady heat conduction equation:

〔数8〕
[C]d{θ}/dt+[H]{θ}+{Q}=0 …(6)
を初期条件{θ}t=0、d{θ}/dtt=0の下に解けば求められる。ここで、[C]:熱容量マトリックス、[H]:熱伝導マトリックス、{θ}:温度分布、{Q}:発熱量、t:時間である。
[Equation 8]
[C] d {θ} / dt + [H] {θ} + {Q} = 0 (6)
Is solved under the initial conditions {θ} t = 0 , d {θ} / dt t = 0 . Here, [C]: heat capacity matrix, [H]: heat conduction matrix, {θ}: temperature distribution, {Q}: calorific value, t: time.

(熱変位量の算出)
ボールねじシャフトの各熱源部の温度分布が求められたら、これから熱変位量を算出する。熱変位量は、次式、
(Calculation of thermal displacement)
When the temperature distribution of each heat source part of the ball screw shaft is obtained, the amount of thermal displacement is calculated therefrom. The amount of thermal displacement is

〔数9〕
ΔL=∫ β×θ(L)dL …(7)
から求められる。ここで、ΔL:熱変位量、β:ボールねじシャフト材料の線膨張係数である。
[Equation 9]
ΔL = ∫ L 0 β × θ (L) dL ... (7)
It is requested from. Here, ΔL: thermal displacement amount, β: linear expansion coefficient of the ball screw shaft material.

次に、図9に示す機能ブロック図によって、本工作機械の数値制御の構成を説明する。尚、便宜上X軸のボールねじ機構を例にして説明を行うが、Y軸及びZ軸についても基本的に同様の処理が行われる。   Next, the configuration of numerical control of the machine tool will be described with reference to the functional block diagram shown in FIG. For convenience, the description will be given by taking an X-axis ball screw mechanism as an example, but basically the same processing is performed for the Y-axis and the Z-axis.

補間制御回路16は、ROM52に格納されている加工データに基づきボールねじ機構の送り量を計算するための回路である。信号分配手段17はボールねじ機構の送り量に応じた送り量信号を各軸に分けて分配し、その信号を軸速度回路61aに与える。この送り量信号はRAM53に格納される位置レジスタ18にも与えられ、ナット部8aの位置データが格納される。X軸モータ71の回転速度はエンコーダ71aにより常時検出され、検出信号は軸制御回路61a及び温度分布演算回路19に入力される。尚、破線は制御装置50を示している。   The interpolation control circuit 16 is a circuit for calculating the feed amount of the ball screw mechanism based on the machining data stored in the ROM 52. The signal distribution means 17 distributes the feed amount signal corresponding to the feed amount of the ball screw mechanism to each axis and gives the signal to the shaft speed circuit 61a. This feed amount signal is also given to the position register 18 stored in the RAM 53, and the position data of the nut portion 8a is stored. The rotational speed of the X-axis motor 71 is always detected by the encoder 71a, and the detection signal is input to the axis control circuit 61a and the temperature distribution calculation circuit 19. The broken line indicates the control device 50.

RAM53に格納されるパラメータメモリ20にはボールねじシャフト81の長さ、径等の機械構造に関するパラメータ、密度、比熱、式(3)及び式(4)で用いるγ等の物理的性質に関するパラメータ及び前記熱分配係数(比率)η,η等が入力される。温度分布演算回路19はX軸モータ71の回転速度検出信号から式(1)に基づきボールねじシャフト81のナット部移動区間発熱量を50ms毎に算出し、6400ms後、合計発熱量から各熱源部の発熱量の分配計算を行う。 The parameter memory 20 stored in the RAM 53 includes parameters relating to the mechanical structure such as the length and diameter of the ball screw shaft 81, parameters relating to physical properties such as density, specific heat, γ used in the equations (3) and (4), and The heat distribution coefficient (ratio) η N , η B and the like are input. The temperature distribution calculation circuit 19 calculates the heat generation amount of the nut portion moving section of the ball screw shaft 81 every 50 ms from the rotation speed detection signal of the X-axis motor 71 based on the equation (1), and after 6400 ms, each heat source unit is calculated from the total heat generation amount. Calculate the calorific value distribution.

また、前部軸受部発熱量に関して、温度分布演算回路19は電流検出器61bからの電流とX軸モータ71の回転数から式(2)に基づきX軸モータ71の飽和温度を算出し、式(3)及び式(4)に基づいてX軸モータ71の温度を計算する。この温度と式(6)から求まるボールネジシャフト端部温度Θから式(5)に基づき前部軸受部発熱量の計算を行う。   Further, with respect to the heat generation amount of the front bearing portion, the temperature distribution calculation circuit 19 calculates the saturation temperature of the X-axis motor 71 from the current from the current detector 61b and the rotation speed of the X-axis motor 71 based on the equation (2). The temperature of the X-axis motor 71 is calculated based on (3) and equation (4). Based on this temperature and the ball screw shaft end temperature Θ obtained from the equation (6), the front bearing portion calorific value is calculated based on the equation (5).

温度分布演算回路19は、ナットの存在確率を算出し、ボールねじシャフト81の各区間の発熱量を算出した後、これら発熱量とパラメータメモリ20に記憶される各種データとから式(6)を解き、各熱源部の温度分布を算出する。具体的には、工作機械の駆動後(t=0)、時刻がt1,t2,‥‥(分)と時間が経過したときの温度分布の算出は次のように行う。
図5から、各部の温度、各区間に入力される熱量を図10のように表すことができる。この図10を用いて式(6)は、次式、
The temperature distribution calculation circuit 19 calculates the existence probability of the nut, calculates the heat generation amount of each section of the ball screw shaft 81, and then calculates Equation (6) from these heat generation amounts and various data stored in the parameter memory 20. Solve and calculate the temperature distribution of each heat source. Specifically, after the machine tool is driven (t = 0), the temperature distribution when the time elapses as t1, t2,... (Minutes) is calculated as follows.
From FIG. 5, the temperature of each part and the amount of heat input to each section can be expressed as shown in FIG. Using this FIG. 10, the equation (6) can be expressed by the following equation:

のように表すことができる。 It can be expressed as

時刻t=0の時のボールネジ各部の温度{θ},およびモータ本体温度Θは既知であるため式(5)よりQを求めることができる。また式(1)からQN1〜QNn,Qも既知となる。これらの値を式(8)の右辺に代入すると図11のように各位置における温度が上昇する速度(d{θ}t=0/dt)すなわち傾きを求めることができる。この傾きより、t=1における各部の温度{θ}は下式により求めることができる。
{θ}t=t1={θ}t=t0+(d{θ}t=0/dt)×t1
Since the temperature {θ} of each part of the ball screw at the time t = 0 and the motor body temperature Θ are known, Q F can be obtained from Equation (5). Further, Q N1 to Q Nn and Q B are also known from the equation (1). By substituting these values into the right side of the equation (8), the speed at which the temperature rises at each position (d {θ} t = 0 / dt), that is, the slope can be obtained as shown in FIG. From this inclination, the temperature {θ} of each part at t = 1 can be obtained by the following equation.
{Θ} t = t1 = {θ} t = t0 + (d {θ} t = 0 / dt) × t1

{θ}t=t1のボールねじシャフト端部温度Θと式(3)、(4)で求まるモータ本体温度Θよりt=1におけるQが式(5)より求まる。これらの値を式(8)に代入し
d{θ}t=1/dtを求めるとt=2における各部の温度は
{θ}t=t2={θ}t=t1+(d{θ}t=1/dt)×(t2−t1)
で求まる。このようにして、t=t3,‥‥の温度は同様にして求めることができる。
{Θ} Q F at t = 1 is obtained from Equation (5) from the ball screw shaft end temperature Θ S at t = t1 and the motor body temperature Θ obtained from Equations (3) and (4). Substituting these values into equation (8) to obtain d {θ} t = 1 / dt, the temperature of each part at t = 2 is {θ} t = t2 = {θ} t = t1 + (d {θ} t = 1 / dt) × (t2−t1)
It is obtained by In this way, the temperature at t = t3,... Can be obtained in the same manner.

補正データ演算回路21は、温度分布演算回路19により算出された温度分布から式(7)に基づき補正量を算出する。補正信号発生手段22は、補正データ演算回路21により算出された補正量に応じた補正信号を軸制御回路61aに与える。前記各回路による演算はCPU51にて処理されている。   The correction data calculation circuit 21 calculates a correction amount from the temperature distribution calculated by the temperature distribution calculation circuit 19 based on the equation (7). The correction signal generation means 22 gives a correction signal corresponding to the correction amount calculated by the correction data calculation circuit 21 to the axis control circuit 61a. The calculation by each circuit is processed by the CPU 51.

次に、図12に示すフローチャートによって、本工作機械の数値制御の具体的手順を説明する。
パラメータ等の設定データから、有限要素法による演算に必要なマトリックスを設定すると共に、図5に示すように対象モデルを有限個数の区間に分割する。この区間の分割によって、熱分布モデルの領域が形成されることになる。(S1)
尚、各区間iに対応して、現在の外気温度θair、初期位置、現在位置、変位量、線膨張係数、熱容量、熱伝達係数等が記憶されるメモリ領域がRAM53に設けられている。
Next, a specific procedure of numerical control of the machine tool will be described with reference to a flowchart shown in FIG.
A matrix necessary for calculation by the finite element method is set from setting data such as parameters, and the target model is divided into a finite number of sections as shown in FIG. The area of the heat distribution model is formed by dividing the section. (S1)
Corresponding to each section i, the RAM 53 is provided with a memory area in which the current outside air temperature θ air , initial position, current position, displacement, linear expansion coefficient, heat capacity, heat transfer coefficient, and the like are stored.

次に、S1の工程で設定した熱分布領域モデルの各区間iにおいて、初期温度{θ}t=0を設定する。この初期温度{θ}t=0は、区間毎に個別に設定することができるが、マシニングセンタMが外気温度θairと一致していると扱うことができる場合には、全ての区間について初期温度{θ}t=0を外気温度θairに設定することができる。また、マシニングセンタMの駆動等によって各区間の間に温度差が生じている場合、各区間に初期温度を夫々設定することができる。この初期温度{θ}t=0はメモリに記憶しておく。(S2)また、初期温度{θ}t=0以外の初期位置等の基準値についても、測定を行い記憶しておく。 Next, an initial temperature {θ} t = 0 is set in each section i of the heat distribution region model set in the step S1. This initial temperature {θ} t = 0 can be set individually for each section. However, when the machining center M can be treated as being coincident with the outside air temperature θ air , the initial temperature for all sections is set. {Θ} t = 0 can be set to the outside air temperature θ air . In addition, when a temperature difference is generated between the sections due to driving of the machining center M or the like, an initial temperature can be set for each section. This initial temperature {θ} t = 0 is stored in the memory. (S2) Also, a reference value such as an initial position other than the initial temperature {θ} t = 0 is measured and stored.

50ms毎に、ナット部の現在位置、送り速度のデータが温度分布演算回路19に入力し、式(1)に基づきナット部8aの区分毎の発熱量を求める。(S3)
一定時間(6400ms)経過すると、温度分布演算回路19により合計熱量QTTLからナット部の存在確率を算出し、S3で求めた発熱量を用いて分割区間に分配する。(S4)
Every 50 ms, the nut position current position and feed rate data are input to the temperature distribution calculation circuit 19, and the amount of heat generated for each section of the nut portion 8a is obtained based on the equation (1). (S3)
When a certain time (6400 ms) has elapsed, the temperature distribution calculation circuit 19 calculates the existence probability of the nut portion from the total heat quantity Q TTL and distributes it to the divided sections using the calorific value obtained in S3. (S4)

サーボモータに流れる電流とモータ回転数とを用いて式(2)に基づき飽和温度を求め、この飽和温度と式(3)及び式(4)とによりサーボモータ本体の温度上昇を求める。(S5)
サーボモータ本体の温度上昇とボールねじシャフト端部温度とからサーボモータと隣接する分割区間への入熱、所謂前部軸受部発熱量を式(5)に基づき算出する。(S6)
The saturation temperature is obtained based on the equation (2) using the current flowing through the servo motor and the motor speed, and the temperature rise of the servo motor body is obtained from the saturation temperature and the equations (3) and (4). (S5)
Based on the temperature rise of the servo motor body and the temperature at the end of the ball screw shaft, the heat input to the divided section adjacent to the servo motor, that is, the so-called front bearing heat generation amount is calculated based on the equation (5). (S6)

S4及びS6で求めた区間毎の発熱量と非定常方程式(6)とを用いて各区間の温度分布を求める。(S7)
S7で求めた温度分布により各区間の熱変位量を式(7)を用いて算出し(S8)、S2で記憶した基準位置からの熱変位量、つまり、加工制御に用いる補正量を算出する。(S9)
補正モードがONであれば、S9で求めた補正量に相当する送り量信号が補正信号発生手段22から軸制御回路61aに送られる。(S10)
S10までの処理を終えると、S1に戻り定期的に演算を継続する。
The temperature distribution of each section is obtained using the calorific value of each section obtained in S4 and S6 and the unsteady equation (6). (S7)
The amount of thermal displacement in each section is calculated using the equation (7) based on the temperature distribution obtained in S7 (S8), and the amount of thermal displacement from the reference position stored in S2, that is, the correction amount used for machining control is calculated. . (S9)
If the correction mode is ON, a feed amount signal corresponding to the correction amount obtained in S9 is sent from the correction signal generating means 22 to the axis control circuit 61a. (S10)
When the process up to S10 is completed, the process returns to S1 and continues the calculation periodically.

次に、図13に基づいて他の実施例を説明する。
前述の実施例1と異なる部分は、サーボモータの温度上昇を電流と回転数から求めるのではなく、サーボモータに取付けた温度センサと室温を測定する室温センサとによってサーボモータの温度上昇を求めている点である。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
The difference from the first embodiment described above is that the temperature rise of the servo motor is not obtained from the current and the rotational speed but the temperature rise of the servo motor is obtained by the temperature sensor attached to the servo motor and the room temperature sensor for measuring the room temperature. It is a point.

別途X軸モータ71に設置された温度センサ101により検出されたサーボモータ本体の温度ΘM0とマシニングセンタMに設置された外気温度を検出する室温センサ24により検出されたΘatmとが温度分布演算回路19に送られる。温度分布演算回路19内で、サーボモータ本体の温度上昇Θを次式、 A temperature distribution calculation circuit 19 is composed of the temperature Θ M0 of the servo motor main body detected by the temperature sensor 101 separately installed in the X-axis motor 71 and the Θ atm detected by the room temperature sensor 24 for detecting the outside air temperature installed in the machining center M. Sent to. In the temperature distribution calculation circuit 19, the temperature rise Θ of the servo motor body is expressed by the following equation:

〔数11〕
Θ=ΘM0−Θatm
で求める。前部軸受部発熱量はサーボモータの温度上昇による入熱に起因するものであることから、前記Θを用いて、次式、
[Equation 11]
Θ = Θ M0 −Θatm
Ask for. Since the heat generation amount of the front bearing part is due to heat input due to the temperature rise of the servo motor,

〔数12〕
=K(Θ−Θ
で求めることも可能である。この演算を用いることによって、熱変位補正アルゴリズムで求めるボールねじシャフト端部への入熱量の検出精度が良くなり、更に熱変位補正の精度向上が可能となる。尚、K:係数、Θ:時刻t=0からのボールねじシャフト端部温度上昇である。
[Equation 12]
Q F = K 5 (Θ−Θ S )
It is also possible to ask for. By using this calculation, the accuracy of detecting the amount of heat input to the end of the ball screw shaft determined by the thermal displacement correction algorithm is improved, and the accuracy of thermal displacement correction can be further improved. K 5 : coefficient, Θ S : ball screw shaft end temperature rise from time t = 0.

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
1]前記実施例1においては、サーボモータ本体の温度上昇Θを式(3)及び(4)を用いて求める例について説明したが、モータ本体の温度上昇を離散化した1次遅れ系から、K,K,Kを係数とすると、次式、
Next, a modified example in which the above embodiment is partially modified will be described.
1] In the first embodiment, the example in which the temperature rise Θ of the servo motor body is obtained using the equations (3) and (4) has been described, but from the first-order lag system in which the temperature rise of the motor body is discretized, If K 6 , K 7 and K 8 are coefficients,

〔数13〕
Tn=K・ω+K・i
Θ=(1−K)Θn−1+LTn
として求めることも可能である。
[Equation 13]
L Tn = K 6 · ω + K 7 · i 2
Θ n = (1−K 8 ) Θ n−1 + L Tn
It is also possible to ask for.

本発明の実施例に係る工作機械の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a machine tool according to an embodiment of the present invention. 本工作機械の側面図である。It is a side view of this machine tool. X軸ボールねじ機構の構成図である。It is a block diagram of an X-axis ball screw mechanism. 工作機械の制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of a machine tool. ボールねじシャフトを区分して熱量を求める場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of dividing | segmenting a ball screw shaft and calculating | requiring a calorie | heat amount. 区間iの分配熱量を求める場合のメモリ説明図である。It is memory explanatory drawing in the case of calculating | requiring the amount of heat distribution of the area i. 最大変位に対応した熱変位量の経時変化を例示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the time-dependent change of the thermal displacement amount corresponding to the maximum displacement. モータ本体温度と経過時間との関係を示し、(A)は駆動開始後0からt1までのモータ本体温度と経過時間との関係図、(B)は駆動開始後t1からt2までのモータ本体温度と経過時間との関係図、(C)は駆動開始後t2からt3までのモータ本体温度と経過時間との関係図、(D)は駆動開始後0からt3までのモータ本体温度と経過時間との関係図である。The relationship between the motor body temperature and the elapsed time is shown, (A) is a relationship diagram between the motor body temperature and the elapsed time from 0 to t1 after the start of driving, and (B) is the motor body temperature from t1 to t2 after the start of driving. (C) is a relationship diagram between the motor body temperature and the elapsed time from t2 to t3 after the start of driving, and (D) is a motor body temperature and elapsed time from 0 to t3 after the start of driving. FIG. 実施例1に係る機能ブロック図である。3 is a functional block diagram according to Embodiment 1. FIG. 各部の温度と各区間に入力される熱量とを説明する図である。It is a figure explaining the temperature of each part, and the calorie | heat amount input into each area. 各位置における温度上昇速度を示す図である。It is a figure which shows the temperature rise rate in each position. 本工作機械の位置補正制御のフローチャートである。It is a flowchart of position correction control of this machine tool. 実施例2に係る機能ブロック図である。10 is a functional block diagram according to Embodiment 2. FIG. 従来技術の演算結果と実際の伸び量とを比較するための実験装置の概略図である。It is the schematic of the experimental apparatus for comparing the calculation result of a prior art, and actual elongation amount. 従来技術の演算結果と実験結果とを示すグラフである。It is a graph which shows the calculation result and experiment result of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

M マシニングセンタ
8a ナット部
16 補間制御回路
19 温度分布演算回路
20 パラメータメモリ
21 補正データ演算回路
22 補正信号発生手段
50 制御装置
51 CPU
61a 軸制御回路
61b 電流検出器
71 X軸モータ
71a エンコーダ
81 ボールねじシャフト
101 X軸温度センサ
M Machining center 8a Nut 16 Interpolation control circuit 19 Temperature distribution calculation circuit 20 Parameter memory
21 correction data calculation circuit 22 correction signal generating means 50 control device 51 CPU
61a Axis control circuit 61b Current detector 71 X-axis motor 71a Encoder 81 Ball screw shaft 101 X-axis temperature sensor

Claims (5)

送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、このボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有する工作機械の熱変位補正方法であって、
サーボモータの回転速度に基づきナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量を求める第1ステップと、
サーボモータの上昇温度を検出し、この上昇温度に基づきサーボモータからボールねじシャフトに発生する第2発熱量を求める第2ステップと、
前記第1発熱量と第2発熱量とから前記ボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する第3ステップと、
前記温度分布から前記ボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算する第4ステップと、
前記熱変位量に基づき加工データの補正量を演算する第5ステップと、
を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。
A ball screw mechanism for feed driving, a feed amount control means for calculating a nut feed amount by the ball screw shaft of the ball screw mechanism based on machining data, a servo motor for rotationally driving the ball screw shaft, and a servo motor of the servo motor A thermal displacement correction method for a machine tool having speed control means for controlling the rotational speed based on machining data,
A first step of obtaining a first heat generation amount generated from the nut to the ball screw shaft based on the rotation speed of the servo motor;
A second step of detecting a rising temperature of the servo motor and determining a second heating value generated from the servo motor to the ball screw shaft based on the rising temperature;
A third step of calculating a temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the ball screw shaft in the length direction from the first calorific value and the second calorific value;
A fourth step of calculating a thermal displacement amount of each section of the ball screw shaft from the temperature distribution;
A fifth step of calculating a correction amount of the machining data based on the thermal displacement amount;
A thermal displacement correction method for machine tools, comprising:
前記サーボモータの上昇温度は、サーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて検出することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の熱変位補正方法。   The method according to claim 1, wherein the temperature rise of the servo motor is detected based on a rotation speed of the servo motor and a drive current value. 送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、ボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有する工作機械の熱変位補正装置であって、
サーボモータの回転速度を検出する速度検出手段と、
サーボモータの上昇温度を検出する温度検出手段と、
前記サーボモータの回転速度に基づきナットからボールねじシャフトに発生する第1発熱量と前記サーボモータの上昇温度に基づきボールねじシャフトに発生する第2発熱量とから前記ボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する温度分布演算手段と、
前記温度分布に基づいて前記ボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算すると共に、この熱変位量に基づき加工データの補正量を演算する補正量演算手段とを備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正装置。
A ball screw mechanism for feed driving, a feed amount control means for calculating a nut feed amount by the ball screw shaft of this ball screw mechanism based on machining data, a servo motor for rotationally driving the ball screw shaft, and rotation of this servo motor A thermal displacement correction device for a machine tool having speed control means for controlling the speed based on machining data,
Speed detecting means for detecting the rotational speed of the servo motor;
Temperature detecting means for detecting the rising temperature of the servo motor;
The ball screw shaft is moved in the length direction from a first heat value generated from the nut to the ball screw shaft based on the rotation speed of the servo motor and a second heat value generated from the nut to the ball screw shaft based on the rising temperature of the servo motor. Temperature distribution calculating means for calculating the temperature distribution of the plurality of divided sections;
And a correction amount calculation means for calculating a thermal displacement amount of each section of the ball screw shaft based on the temperature distribution and calculating a correction amount of the machining data based on the thermal displacement amount. Machine thermal displacement compensation device.
前記温度検出手段は、サーボモータの回転速度と駆動電流値とに基づいて上昇温度を検出することを特徴とする請求項3に記載の工作機械の熱変位補正装置。   4. The thermal displacement correction device for a machine tool according to claim 3, wherein the temperature detecting means detects the rising temperature based on a rotation speed of a servo motor and a drive current value. 送り駆動用ボールねじ機構と、このボールねじ機構のボールねじシャフトによるナットの送り量を加工データに基づき計算する送り量制御手段と、ボールねじシャフトを回転駆動するサーボモータと、このサーボモータの回転速度を加工データに基づき制御するための速度制御手段とを有する工作機械のコンピータを、
前記サーボモータの回転速度に基づいて求められる第1発熱量とサーボモータの上昇温度に基づいて求められる第2発熱量とから前記ボールねじシャフトを長さ方向に分割した複数の区間の温度分布を演算する温度分布演算手段と、
前記温度分布演算手段で求められた前記温度分布を用いて前記ボールねじシャフトの各区間の熱変位量を演算すると共に、この熱変位量を用いて加工データの補正量を演算する補正量演算手段として機能させることを特徴とする工作機械の熱変位補正用プログラム。


A ball screw mechanism for feed driving, a feed amount control means for calculating a nut feed amount by the ball screw shaft of this ball screw mechanism based on machining data, a servo motor for rotationally driving the ball screw shaft, and rotation of this servo motor A machine tool computer having speed control means for controlling the speed based on the machining data;
A temperature distribution of a plurality of sections obtained by dividing the ball screw shaft in the length direction from a first calorific value obtained based on the rotation speed of the servo motor and a second calorific value obtained based on the rising temperature of the servo motor. Temperature distribution calculating means for calculating;
Correction amount calculation means for calculating a thermal displacement amount of each section of the ball screw shaft using the temperature distribution obtained by the temperature distribution calculation means, and calculating a correction amount of the machining data using the thermal displacement amount. A program for correcting a thermal displacement of a machine tool, characterized by functioning as


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