JP2015009352A - 熱変位補正方法および熱変位補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テーブル等の移動体を個別に熱推定処理を行い、スケールの変位および移動体の傾斜量を考慮することにより、より精度よく加工点の熱変位を補正することを目的とする。
【解決手段】工作機械１の熱変位補正方法は、支持体および移動体の熱変位をそれぞれ独立に推定する熱変位推定工程９１と、移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位を取得するスケール位置変位取得工程９２と、支持体が熱変形した後における支持体に対する移動体の実位置ｇを取得する移動体実位置取得工程９３と、実位置ｇにおける移動体の傾斜量Ｓを算出する傾斜量算出工程９４と、支持体の熱変位と移動体の熱変位とを合成した変位を取得する合成変位算出工程９５と、合成した変位に基づいて、補正値を算出する補正値算出工程９６と、補正値により移動体の指令位置を補正する補正工程９７と、を備える。
【選択図】 図６

Description

本発明は、工作機械に使用される熱変位補正方法および熱変位補正装置に関する。

例えば、特許文献１には、工作機械全体を一体として作成したモデルを用いて熱変位を推定し、加工点における熱変位を補正する熱変位補正方法が開示されている。

特開２００６−６５７１６号公報

しかしながら、テーブル等が移動する工作機械において、工作機械全体を一体として熱変位を推定する場合は、テーブル等の位置を検出するスケールの変位が考慮されていない。よって、テーブル等の移動した位置が精度よく把握されないため、熱変位の補正精度に影響を及ぼす。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、テーブル等の移動体を個別に熱推定処理を行い、スケールの変位および移動体の傾斜量を考慮することにより、より精度よく加工点の熱変位を補正することを目的とする。

（請求項１）本手段に係る工作機械の熱変位補正方法は、支持体と、支持体に移動可能に支持され、指令位置に基づいて支持体に対して移動する移動体と、を備える工作機械の熱変位補正方法において、支持体および移動体の熱変位を熱変位推定処理によってそれぞれ独立に推定する熱変位推定工程と、移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位を、支持体の熱変位に基づいて取得するスケール位置変位取得工程と、スケールの取付位置の変位およびスケールにより検出される移動体の検出値に基づいて支持体が熱変形した後における支持体に対する移動体の実位置を取得する移動体実位置取得工程と、移動体の実位置および支持体の熱変位に基づいて移動体の実位置における移動体の傾斜量を算出する傾斜量算出工程と、移動体の熱変位と、移動体の実位置と、移動体の傾斜量とに基づいて、支持体の熱変位と移動体の熱変位とを合成した変位を取得する合成変位算出工程と、合成した変位に基づいて、移動体の指令位置に対する補正値を算出する補正値算出工程と、補正値により移動体の指令位置を補正する補正工程と、を備える。

すなわち、支持体および移動体をそれぞれ個別に熱変位を推定した解析結果と、スケールの基準点の変位と、移動体の傾斜量とに基づいて、各構造体の熱変位を合成し、工作機械の熱変位を推定する。これによれば、工作機械全体を一体として熱変位を推定する場合に比べ、支持体の熱変位に基づくスケールの基準点の変位および移動体の傾斜量も考慮されているため、より精度良く指令位置に対する補正量を算出することができる。

また、支持体および移動体を個別に熱変位の推定をするときに、有限要素法による構造解析を用いる場合は、複雑な形状をもつ支持体および移動体に対してもより精度良く熱変位を推定できる。さらに、この場合は、工作機械全体を一体として構造解析する場合に比べ、剛性マトリクスを小さくできるため、演算数が少なくなる。よって、より短時間に補正値を算出できるため、より短いサイクルにて加工中の熱変位補正を行うことができる。

（請求項２）好ましくは、移動体実位置取得工程は、スケールの線膨張係数を用いて推定するスケールの熱変位をさらに用いて、移動体の実位置を取得する。

すなわち、移動体の位置がスケールの線膨張係数を用いて推定するスケール自身の熱変位も考慮して算出されるため、容易に、より精度良く指令位置に対する補正量を算出することができる。

（請求項３）また、移動体は、工作機械のテーブルを含む構造体である。
すなわち、移動体の移動した位置における傾斜量が考慮されるため、回転する移動体について、より精度よく指令位置に対する補正量を算出することができる。

（請求項４）また、移動体は、工作機械のコラムである。
すなわち、熱源となる回転主軸を保持するコラムを個別に熱変位を推定することにより、コラムの熱変位を精度よく解析できるため、より精度よく指令位置に対する補正量を算出することができる。

（請求項５）また、工作機械の熱変位補正装置は、支持体と、支持体に移動可能に支持され、指令位置に基づいて支持体に対して移動する移動体と、を備える工作機械の熱変位補正装置において、支持体および移動体の熱変位を熱変位推定処理によってそれぞれ独立に推定する熱変位推定部と、移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位を、支持体の熱変位に基づいて取得するスケール位置変位取得部と、スケールの取付位置の変位およびスケールにより検出される移動体の検出値に基づいて支持体が熱変形した後における支持体に対する移動体の実位置を取得する移動体実位置取得部と、移動体の実位置および支持体の熱変位に基づいて移動体の実位置における移動体の傾斜量を算出する傾斜量算出部と、移動体の熱変位と、移動体の実位置と、移動体の傾斜量とに基づいて、支持体の熱変位と移動体の熱変位とを合成した変位を取得する合成変位算出部と、合成した変位に基づいて、移動体の指令位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、補正値により移動体の指令位置を補正する補正部と、を備える。

本手段に係る工作機械の熱変位補正装置によれば、上述した工作機械の熱変位補正方法における効果と同様の効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る工作機械の全体構成を示す斜視図である。 一実施形態に係る工作機械の熱変形前の状態を示す部分断面図である。 一実施形態の熱変位補正装置を示す図である 熱変形後の移動体を示す正面図である。 熱変形後の支持体を示す断面図である。 熱変形後の支持体および移動体を示す断面図である。 熱変位補正装置の動作を示すフローチャートである。

工作機械１の一実施形態として、横型マシニングセンタを例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。つまり、工作機械１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）および鉛直方向の回転軸（Ｂ軸５０ｂ）を有する工作機械である。

図１に示すように、工作機械１は、ベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０、温度センサ７０、制御装置８０および熱変位補正装置９０とから構成される。

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面１０ａには、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。また、ベッド１０には、コラム２０の位置を検出する図略のＸ軸スケール１１ｄが配置されている。Ｘ軸スケール１１ｄは、例えば光学式リニアエンコーダである。

さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。また、ベッド１０には、図２に示すように、テーブル５０の位置を検出するＺ軸スケール１２ｄが配置されている。Ｚ軸スケール１２ｄは、例えば光学式リニアエンコーダである。

コラム２０の底面（Ｘ軸摺動面）には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。

さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（Ｙ軸摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。また、コラム２０には、テーブル５０の位置を検出する、図略のＹ軸スケール２４ｄが配置されている。Ｙ軸スケール２４ｄは、例えば光学式リニアエンコーダである。

コラム２０のＹ軸摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０のＹ軸摺動面２０ａに密接されている。

回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、工具４２を支持している。工具４２は、回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。なお、工具４２としては、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップ等である。

テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。また、テーブル５０は、ターンテーブル６０を備えている。ターンテーブル６０は、面５０ａ上に、鉛直方向のＢ軸５０ｂ回りで回転可能に支持されている。ターンテーブル６０は、ベッド１０内に収容されたＢ軸モータ６１により回転可能に設けられ、工作物Ｗを磁気吸着等により固定している。

温度センサ７０は、工作機械１の各構造体、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０およびテーブル５０の任意の部位に取付けられている。この温度センサ７０としては、例えば、熱電対やサーミスタが用いられる。この温度センサ７０により検出される温度情報は、工作機械１の各構造体の熱変位推定処理に用いる。

制御装置８０は、Ｘ軸スケール１１ｄ、Ｚ軸スケール１２ｄおよびＹ軸スケール２４ｄと電気的に接続されている。各スケール１１ｄ、１２ｄ、２４ｄが検出するテーブル５０等の位置情報は検出信号として、制御装置８０に送信される。さらに、制御装置８０は、温度センサ７０と電気的に接続されている。温度センサ７０が検出する各構造体の温度情報は、検出信号として制御装置８０に送信される。

そして、制御装置８０は、主軸モータ４１を制御して、工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、およびＢ軸モータ６１を制御して、工作物Ｗと工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向およびＢ軸５０ｂ回りに相対移動することにより、工作物Ｗの加工を行う。

また、制御装置８０は、ベッド１０やコラム２０などの構造体の熱変位に伴って生じる工作物Ｗと工具４２との相対位置のずれを解消するために、指令位置を補正する熱変位補正装置９０を備えている。ただし、熱変位補正装置９０は、制御装置８０の内部に備えるものに限られず、外部装置として適用することもできる。

ここで、指令位置とは、加工や計測などを行うためのＮＣプログラムによって指令される工作機械１の移動体の位置指令値である。熱変位補正装置９０は、指令位置に対する補正値を求め、指令位置を補正する。例えば、指令位置および補正値は、工作物Ｗに対する回転主軸４０の先端位置の指令値、すなわち工作物Ｗに対する工具４２の先端位置の指令値である。また、指令位置は、各軸モータに対する位置指令値として捉えることもできる。この指令位置は、本実施形態の工作機械１においては、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｂ軸座標にて表される。なお、補正値は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に対する補正を行うため、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸座標として表す。

次に、熱変位補正装置９０について、図２〜図６を参照しながら説明する。本実施形態においては、工作機械１の移動体の一つであるテーブル５０について、指令位置に基づいて座標Ｚ＝ａに移動した場合における、Ｚ軸方向の熱変位補正について説明する。移動体であるテーブル５０に対する支持体はベッド１０である。なお、テーブル５０の他に、コラム２０および回転主軸などの他の移動体にも同様に適用できる。

ここで、図２は、工作機械１の各構造体が熱変形していない状態を表している。そして、テーブル５０およびベッド１０の一部については、Ｂ軸５０ｂを含むＹＺ平面に平行な面Ｃによる断面を表している。また、図２の右側に点線にて表されるテーブル５０は、Ｚ軸スケール１２ｄの基準点Ｐｓ０にテーブル５０のＢ軸５０ｂが重なっている基準位置（座標Ｚ＝０）にある状態を示している。一方、図２の左側に実線にて表されるテーブル５０は、テーブル５０を座標Ｚ＝ａの位置とする指令位置に基づいて、テーブル５０が移動した位置（座標Ｚ＝ａ）にある状態を示している。点Ｐｓａは、座標Ｚ＝ａのＺ軸スケール１２ｄの位置を示している。また、点Ｐｔ０は、テーブル５０の上面にあるＢ軸５０ｂ上の点である。各構造体が熱変形していない場合、テーブル５０がＺ＝ａだけ移動したときには、点Ｐｔ０もＺ方向にＺ＝ａだけ移動する。

熱変位補正装置９０は、図３に示すように、熱変位推定部９１、スケール位置変位取得部９２、移動体実位置取得部９３、傾斜量算出部９４、合成変位算出部９５、補正値算出部９６および補正部９７を備えて構成される。ここで、熱変位推定部９１、スケール位置変位取得部９２、移動体実位置取得部９３、傾斜量算出部９４、合成変位算出部９５、補正値算出部９６および補正部９７は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。

熱変位推定部９１は、支持体および移動体の熱変位を熱変位推定処理によってそれぞれ独立に推定する。上述したように、支持体はベッド１０に、移動体はテーブル５０に該当する。

また、本実施形態において、熱変位推定処理は、有限要素法による構造解析である。この構造解析の条件として、材料定数、構造体を要素に分割したときの各節点における温度情報、拘束条件等が必要となる。ここで、構造解析の条件のうち各節点における温度情報のみ変化するものであって、他の条件は既知である。そして、各節点における温度情報は、温度センサ７０により検出される温度情報を用いる。例えば、予めテーブル５０の温度勾配を把握しておくことで、温度センサ７０により検出された温度情報に基づいて、各節点の温度を算出できる。

すなわち、熱変位推定部９１は、ベッド１０およびテーブル５０について、温度センサ７０により検出される温度情報に基づいて、有限要素法による構造解析をそれぞれ独立に行う。ベッド１０およびテーブル５０の推定された熱変位をそれぞれ、第一熱変位Ｎ１および第二熱変位Ｎ２とする。ここで、図４〜図６に示されているベッド１０およびテーブル５０は、熱変位Ｎ１，Ｎ２に基づいて作成されるモデルによって表されている。

また、図４には、熱変形前のテーブル５０が点線にて表され、熱変形後のテーブル５０が実線にて表されている。そして、点線にて表されるテーブル５０における点Ｐｔ０は、熱変形によって、Ｂ軸５０ｂに沿って、実線にて表されるテーブル５０における点Ｐｔ１に変位する。そして、図５には、熱変形後のベッド１０の面Ｃによる断面図が表されている。ベッド１０の熱変形によって、スケール１２ｄの取付位置が変位する。具体的には、スケール１２ｄの基準点Ｐｓ０が点Ｐｓ１に変位する。

スケール位置変位取得部９２は、移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位Ｈ０を、支持体の第一熱変位Ｎ１に基づいて取得する。すなわち、図５に示すように、変位Ｈ０は、具体的には、基準点Ｐｓ０と点Ｐｓ１とのＺ方向の長さである。

移動体実位置取得部９３は、スケールの取付位置の変位Ｈ０およびスケールにより検出される移動体の検出値に基づいて支持体が熱変形した後における支持体に対する移動体の実位置ｇを取得する。また、移動体実位置取得部９３は、スケール１２ｄの線膨張係数αを用いて推定するＺ軸スケール１２ｄの熱変位Ｈαをさらに用いて、移動体の実位置ｇを取得する。実位置ｇは、基準点Ｐｓ０に対する移動体の実際の位置である。各構造体が熱変形していない場合は、実位置ｇは、Ｚ軸スケール１２ｄが検出する位置と同じとなる。一方、各構造体が熱変形している場合は、実位置ｇはＺ軸スケール１２ｄが検出する位置を、第一熱変位Ｎ１に基づいて補正する。

具体的には、各構造体が熱変形した後、テーブル５０が指令位置に基づいてＺ軸スケール１２ｄにおける座標Ｚ＝ａの位置に移動した場合は、図５に示すように、基準点Ｐｓ０から長さＬｇだけＺ方向へ移動した位置が実位置ｇとなる。ここで、長さＬｇは、式（１）に示すように、Ｚ軸スケール１２ｄの取付位置の変位Ｈ０、Ｚ軸スケール１２ｄ上の点Ｐｓａと熱変形後のＺ軸スケール１２ｄの基準点である点Ｐｓ１とのＺ方向の長さＬおよびＺ軸スケール１２ｄの熱変位Ｈαを加算することにより求められる。なお、テーブル５０が座標Ｚ＝ａに移動しているため、長さＬ＝ａである。

［数１］
Ｌｇ＝Ｈ０＋ａ＋Ｈα ・・・（１）

ここで、座標Ｚ＝ａにおけるＺ軸スケール１２ｄの熱変位Ｈαは、式（２）に示すスケール１２ｄの線膨張係数αを用いた関係式により算出される。線膨張係数αは、Ｚ軸スケール１２ｄの材料から特定される値である。また、ΔＴは温度センサ７０により検出されるＺ軸スケール１２ｄの温度変化である。

［数２］
Ｈα＝ａ×α×ΔＴ ・・・（２）

傾斜量算出部９４は、移動体の実位置ｇおよび支持体の熱変位に基づいて移動体の実位置ｇにおける移動体の傾斜量Ｓを算出する。ここで、図６には、熱変形後のテーブル５０およびベッド１０の面Ｃによる断面が表されている。そして、図６に示すように、点ＰｓａとＢ軸５０ｂとが交わり、テーブル５０とガイドレール１２ａとが連結するように、熱変形後のテーブル５０を回転させることにより、テーブル５０とベッド１０とを重ね合わせる（載置した状態とする）。さらに、テーブル５０の実位置ｇにおけるテーブル５０とガイドレール１２ａとの連結点１０ｂ，１０ｃに相当する第一熱変位Ｎ１における節点から、点１０ｂと点１０ｃとを結ぶ線分Ｔｂｃの傾斜量（傾斜角）を算出する。この傾斜量が、テーブル５０の実位置ｇにおける傾斜量Ｓに相当する。

合成変位算出部９５は、移動体の第二熱変位Ｎ２と、移動体の実位置ｇと、移動体の傾斜量Ｓとに基づいて、支持体の第一熱変位Ｎ１と移動体の第二熱変位Ｎ２とを合成した変位を取得する。本実施形態においては、まず、図６に示す、テーブル５０の実位置ｇにおける点Ｐｔ１の基準点Ｐｓ０からのＺ方向の長さＬｇｔを求める。そして、長さＬｇｔと、そのときの指令位置の長さａとの差Ｄが合成した変位となる。

具体的には、式（３）に示すように、長さＬｇｔは、長さＬｇに点Ｐｓａと点Ｐｔ１とのＺ方向の長さＨｓを加えることにより求められる。ここで、長さＨｓは、式（４）に示す関係式により求められる。ここで、長さＬｈは、点Ｐｓａと点Ｐｔ１とのＢ軸方向の長さである。また、差Ｄは、式（５）によって表される。

［数３］
Ｌｇｔ＝Ｌｇ＋Ｈｓ ・・・（３）

［数４］
Ｈｓ＝Ｌｈ×ｓｉｎＳ ・・・（４）

［数５］
Ｄ＝Ｌｇｔ−ａ ・・・（５）

補正値算出部９６は、合成変位算出部９５により取得された合成した変位に基づいて、移動体の指令位置に対する補正値を算出する。具体的には、式（５）に示より算出された差Ｄがそのまま補正値となる。

補正部９７は、補正値により移動体の指令位置を補正する。すなわち、補正部９７は、テーブル５０のＺ方向の指令位置に補正値算出部９６によって得られた補正値を加算する。

次に、熱変位補正装置９０による処理について、図７を参照して説明する。この熱変位補正装置９０による処理は、工作機械１に電源が投入された後に行われる。例えば、工作物Ｗの加工中、タッチプローブ（図示せず）などによる工作物Ｗの計測時において、熱変位補正処理が行われる。

図７に示すように、工作機械１の電源が投入されると（ステップＳ１）、熱変位推定部９１にて、温度センサ７０から温度情報を入力し（ステップＳ２）、ベッド１０およびテーブル５０について、それぞれ独立に有限要素法による構造解析を実行し、第一熱変位Ｎ１および第二熱変位Ｎ２を取得する（ステップＳ３）。さらに、熱変位推定部９１は、得られた第一熱変位Ｎ１および第二熱変位Ｎ２を記憶する（ステップＳ４）。

そして、スケール位置変位取得部９２によって。第一熱変位Ｎ１に基づいて、Ｚ軸スケール１２ｄの変位を取得する（ステップＳ５）。また、移動体実位置取得部９３によって、テーブル５０の実位置ｇを取得し（ステップＳ６）、傾斜量算出部９４によって、テーブル５０の傾斜量Ｓを算出する（ステップＳ７）。続けて、合成変位算出部９５によって、第一熱変位Ｎ１と第二熱変位Ｎ２とを合成した変位を取得する（ステップＳ８）。

そして、合成した変位が指令位置に対する補正値となり（ステップＳ９）、補正部９７が補正値により指令位置を補正する（ステップＳ１０）。つまり、補正値により制御装置８０が出力する指令位置を補正指令位置に補正する。そして、制御装置８０により熱変位補正を実行し（ステップＳ１１）、工作機械１の電源が切断されるまで継続する（ステップＳ１２）。すなわち、工作機械１の電源が切断されていなければ、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返し、工作機械１の電源が切断された場合に熱変位補正プログラムを終了する。

本実施形態によれば、支持体および移動体をそれぞれ個別に熱変位を推定した解析結果と、スケール１２ｄの基準点Ｐｓ０の変位Ｈ０と、移動体の傾斜量Ｓとに基づいて、各構造体の熱変位を合成し、工作機械１の熱変位を推定する。これによれば、工作機械１全体を一体として熱変位を推定する場合に比べ、支持体の第一熱変位Ｎ１に基づくスケール１２ｄの基準点Ｐｓ０の変位Ｈ０および移動体の傾斜量Ｓも考慮されているため、より精度良く指令位置に対する補正量を算出することができる。

また、支持体および移動体を個別に熱変位の推定をするときに、有限要素法による構造解析を用いる場合は、複雑な形状をもつ支持体および移動体に対してもより精度良く熱変位を推定できる。さらに、この場合は、工作機械１全体を一体として構造解析する場合に比べ、剛性マトリクスを小さくできるため、演算数が少なくなる。よって、より短時間に補正値を算出できるため、より短いサイクルにて加工中の熱変位補正を行うことができる。

また、移動体の実位置ｇがスケール１２ｄの線膨張係数αを用いて推定するスケール１２ｄ自身の熱変位Ｈαも考慮して算出されるため、容易に、より精度良く指令位置に対する補正量を算出することができる。

また、移動体は、工作機械１の回転するターンテーブル６０を含む構造体である。これによれば、移動体の移動した位置における傾斜量Ｓが考慮されるため、回転する移動体について、より精度よく指令位置に対する補正量を算出することができる。

なお、本実施形態については、移動体がテーブル５０であったが、移動体にコラム２０を適用して、熱変位補正を行うようにしても良い。
これによれば、熱源となる回転主軸４０を保持するコラム２０を個別に熱変位を推定することにより、コラム２０の熱変位をより精度よく解析できるため、より精度よく指令位置に対する補正量を算出することができる。

１…工作機械、１０…ベッド、１２ｄ…Ｚスケール、２０…コラム、５０…テーブル、６０…ターンテーブル、９１…熱変位推定工程、９２…スケール位置変位取得工程、９３…移動体実位置取得工程、９４…傾斜量算出工程、９５…合成変位算出工程、９６…補正値算出工程、９７…補正工程、ｇ…実位置、Ｈ０…変位、Ｈα…熱変位、Ｎ１…第一熱変位、Ｎ２…第二熱変位、Ｐｓ０…基準点、Ｓ…傾斜量、α…線膨張係数。

Claims (5)

1. 支持体と、前記支持体に移動可能に支持され、指令位置に基づいて前記支持体に対して移動する移動体と、を備える工作機械の熱変位補正方法において、
   前記支持体および前記移動体の熱変位を熱変位推定処理によってそれぞれ独立に推定する熱変位推定工程と、
   前記移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位を、前記支持体の熱変位に基づいて取得するスケール位置変位取得工程と、
   前記スケールの取付位置の変位および前記スケールにより検出される前記移動体の検出値に基づいて前記支持体が熱変形した後における前記支持体に対する前記移動体の実位置を取得する移動体実位置取得工程と、
   前記移動体の実位置および前記支持体の熱変位に基づいて前記移動体の実位置における前記移動体の傾斜量を算出する傾斜量算出工程と、
   前記移動体の熱変位と、前記移動体の実位置と、前記移動体の傾斜量とに基づいて、前記支持体の熱変位と前記移動体の熱変位とを合成した変位を取得する合成変位算出工程と、
   前記合成した変位に基づいて、前記移動体の指令位置に対する補正値を算出する補正値算出工程と、
   前記補正値により前記移動体の前記指令位置を補正する補正工程と、を備える工作機械の熱変位補正方法。
2. 前記移動体実位置取得工程は、前記スケールの熱線膨張係数を用いて推定する前記スケールの熱変位をさらに用いて、前記移動体の実位置を取得する、請求項１に記載の工作機械の熱変位補正方法。
3. 前記移動体は、前記工作機械のテーブルを含む構造体である、請求項１または２の工作機械の熱変位補正方法。
4. 前記移動体は、前記工作機械のコラムである、請求項１または２の工作機械の熱変位補正方法。
5. 支持体と、前記支持体に移動可能に支持され、指令位置に基づいて前記支持体に対して移動する移動体と、を備える工作機械の熱変位補正装置において、
   前記支持体および前記移動体の熱変位を熱変位推定処理によってそれぞれ独立に推定する熱変位推定部と、
   前記移動体の位置を検出するスケールの取付位置の変位を、前記支持体の熱変位に基づいて取得するスケール位置変位取得部と、
   前記スケールの取付位置の変位および前記スケールにより検出される前記移動体の検出値に基づいて前記支持体が熱変形した後における前記支持体に対する前記移動体の実位置を取得する移動体実位置取得部と、
   前記移動体の実位置および前記支持体の熱変位に基づいて前記移動体の実位置における前記移動体の傾斜量を算出する傾斜量算出部と、
   前記移動体の熱変位と、前記移動体の実位置と、前記移動体の傾斜量とに基づいて、前記支持体の熱変位と前記移動体の熱変位とを合成した変位を取得する合成変位算出部と、
   前記合成した変位に基づいて、前記移動体の指令位置に対する補正値を算出する補正値算出部と、
   前記補正値により前記移動体の前記指令位置を補正する補正部と、を備える工作機械の熱変位補正装置。

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