JP2022161355A - Method and device for deriving motion error in machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械において加工精度の低下を防止するために利用される位置決め誤差、真直度や直角度等の運動誤差(幾何誤差)を導出する(すなわち、測定・算出し、適正か否か判断する)ための導出方法および導出装置に関するものである。 The present invention derives motion errors (geometric errors) such as positioning errors, straightness, squareness, etc., which are used to prevent a decrease in machining accuracy in a machine tool (i.e., measures/calculates and determines whether or not they are appropriate). It relates to a derivation method and a derivation device for determining
数値制御による工作機械においては、運動誤差(すなわち、位置決め誤差、真直度や直角度等)が加工時に工作物の形状に転写されてしまい、加工される工作物(被加工物)の形状や寸法に誤差を生じる要因となる。そのため、工作機械の製造・組立て段階で、それらの誤差を小さくするための高精度化が図られている。しかしながら、加工時の工具・工作物の発熱による熱変形に起因して運動誤差が大きくなる事態を回避できないため、その熱変形を補正するための様々な補正技術が開発されている。 In numerically controlled machine tools, motion errors (i.e., positioning errors, straightness, squareness, etc.) are transferred to the shape of the workpiece during machining, and the shape and dimensions of the workpiece to be machined (workpiece) are affected. It is a factor that causes an error in Therefore, at the stage of manufacturing and assembling machine tools, efforts are being made to improve accuracy in order to reduce these errors. However, since it is impossible to avoid a situation in which the motion error becomes large due to thermal deformation due to heat generation of the tool/workpiece during machining, various correction techniques have been developed to correct the thermal deformation.
そのような補正方法として、特許文献1には、タッチプローブによってインバーに設けられた2個の円形ポケット(中心間の距離が既知のもの)を測定することにより、温度によって変化した位置決め誤差を測定し、その測定結果に基づいて位置決め誤差を補正する方法が提案されている。また、特許文献2には、並進3軸と回転2軸を有する5軸制御工作機械において、位置計測センサとターゲット球を用いて、5軸制御工作機械の幾何学的な誤差を自動計測・算出する方法が提案されている。
As such a correction method,
上記特許文献1,2の如く、タッチプローブおよびインバーやターゲット球のような精度マスタを用いて運動誤差を自動測定する場合には、測定された運動誤差が工作機械のトラブルや計測ミス等に起因した不適切なものでないことを確認することが必要である。そのように測定された運動誤差の有効性(適切なものであるか否か)を確認する方法として、特許文献3の如く、5軸制御工作機械において計測された幾何学的な誤差を、予め設定された閾値と比較し、当該幾何学的な誤差が閾値を上回っている場合には、測定された運動誤差が有効でないと判断し、その事態を作業者に報知する方法が知られている。
As in
しかしながら、上記特許文献3の如き方法では、測定された運動誤差の有効性(適切なものであるか否か)を常に正確に判定することは困難である。たとえば、前回の運動誤差の測定から今回の測定までの経過時間が大きい場合には、その間の故障や修理に起因して工作機械の状態が大きく変わっていることもあり得るため、測定された真直度や位置決め誤差等の運動誤差が閾値を上回る場合でも、それらの運動誤差が不適切とは言えない場合がある。また、各部分の温度が不均一になることに起因して工作機械に部分的な変形が生じている場合も同様に、真直度や位置決め誤差等の運動誤差が大きくなる傾向にあるため、測定された運動誤差が閾値を上回る場合でも、それらの閾値を上回る運動誤差が不適切とは言えない場合がある。 However, it is difficult to always and accurately determine the validity (whether or not it is appropriate) of the measured motion error in the method as disclosed in Patent Document 3 above. For example, if the elapsed time from the previous measurement of the motion error to the current measurement is long, the state of the machine tool may have changed significantly due to failures or repairs during that time. Even if motion errors such as degrees and positioning errors exceed thresholds, they may not be considered inappropriate. Also, if the machine tool is partially deformed due to uneven temperature in each part, motion errors such as straightness and positioning errors tend to increase. Even if the measured motion errors exceed thresholds, motion errors above those thresholds may not be considered inappropriate.
本発明の目的は、上記特許文献3の如き従来の運動誤差の測定方法(有効性の確認方法)の問題点を解消し、加工精度の向上に有用な工作機械の運動誤差を、無駄なく短時間で容易に正確かつ適切に測定することが可能な運動誤差の導出方法および導出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problems of the conventional motion error measuring method (effectiveness confirmation method) such as the above-mentioned Patent Document 3, and to shorten the motion error of a machine tool useful for improving machining accuracy without waste. It is an object of the present invention to provide a motion error derivation method and a derivation device capable of easily, accurately and appropriately measuring in time.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、数値制御装置による制御により、工作物を保持するテーブルと工具を保持する主軸とを相対移動させることによって、テーブル上の工作物への加工を行う工作機械において、前記主軸に装着した位置計測センサにより前記テーブルに設置した被計測物の位置を計測することによって運動誤差を導出する導出方法であって、前記数値制御装置の記録手段に記録された前記工作機械の衝突の履歴および/または前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサにより検知された温度から前記工作機械の状態を判定する機械状態判定ステップと、前記機械状態判定ステップの判定結果に基づいて、前記位置計測センサにより前記被計測物の位置を計測するか否かを判定する計測実施判定ステップとを実施することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a table holding a workpiece and a spindle holding a tool are moved relative to each other under control of a numerical control device to move a workpiece on the table. A derivation method for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured placed on the table with a position measurement sensor mounted on the spindle, in a machine tool that performs the machining of a machine state determination step of determining the state of the machine tool from the history of collisions of the machine tool recorded in the machine tool and/or the temperature detected by a temperature sensor provided in each component of the machine tool; and a measurement execution determination step of determining whether or not to measure the position of the object to be measured by the position measurement sensor based on the determination result of the determination step.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記機械状態判定ステップが、前記記録手段に記録された衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記機械状態判定ステップが、前記温度センサにより前記各構成要素の温度を取得する温度取得ステップと、前記温度取得ステップで取得した前記各構成要素の温度から、前記各構成要素間の温度の差分を求め、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較ステップとを実施するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記機械状態判定ステップが、前記温度センサにより各構成要素の温度を取得する温度取得ステップと、前記温度取得ステップで取得した各構成要素の温度から、各構成要素における温度の変化速度を算出し、その温度の変化速度と予め設定された変化速度閾値とを比較する変化速度比較ステップとを実施するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to
請求項5に記載の発明は、数値制御装置による制御により、工作物を保持するテーブルと工具を保持する主軸とを相対移動させることによって、テーブル上の工作物への加工を行う工作機械において、前記主軸に装着した位置計測センサにより前記テーブルに設置した被計測物の位置を計測することによって運動誤差を導出する導出方法であって、前記主軸に装着した位置計測センサによって前記テーブルに設置された精度マスタを測定することによって前記工作機械の運動誤差を測定・算出する誤差測定ステップと、前記誤差測定ステップで測定・算出された運動誤差と、前記誤差測定ステップを実施した日時と、前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサによって検知された各構成要素の温度とを前記数値制御装置の記録手段に記録する記録ステップと、前記記録手段に記録された前記工作機械の衝突履歴および/または前記記録ステップにおいて記録された前記各構成要素の温度と、前記記録ステップにおいて記録された前記運動誤差と、前記記録ステップにおいて記録された前記誤差測定ステップの実施日時とから、前記運動誤差の測定結果の有効性を判定する誤差判定ステップとを実施することを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a machine tool for machining a workpiece on a table by relatively moving a table holding the workpiece and a spindle holding the tool under control of a numerical control device, A derivation method for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured installed on the table with a position measurement sensor mounted on the spindle, wherein the position measurement sensor mounted on the spindle mounted on the table an error measuring step of measuring and calculating a motion error of the machine tool by measuring an accuracy master; a motion error measured and calculated in the error measuring step; a date and time when the error measuring step was performed; a recording step of recording the temperature of each component detected by a temperature sensor provided in each component in the recording means of the numerical control device; and the collision history of the machine tool recorded in the recording means and/or Alternatively, the motion error is measured from the temperature of each component recorded in the recording step, the motion error recorded in the recording step, and the execution date and time of the error measurement step recorded in the recording step. and an error determination step of determining the validity of the result.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記誤差判定ステップが、前記誤差測定ステップにおける前記運動誤差の測定結果と、前記記録ステップにおいて記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較ステップと、前記衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定する修理状態判定ステップと、前記記録ステップにおいて記録された前記誤差測定ステップの実施日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較ステップとを実施して、今回測定された運動誤差の有効性を判定するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記誤差判定ステップが、前記誤差測定ステップにおける運動誤差の測定結果と、前記記録ステップにおいて記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較ステップと、前記記録ステップにおいて記録された前回の各構成要素の温度と現時点の各構成要素の温度との差分を算出し、その温度の差分と予め設定された経時温度差閾値とを比較する経時温度差比較ステップと、前回の前記記録ステップの実施日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較ステップとを実施するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to
請求項8に記載の発明は、数値制御装置による制御により、工作物を保持するテーブルと工具を保持する主軸とを相対移動させることによって、テーブル上の工作物への加工を行う工作機械において、前記主軸に装着した位置計測センサにより前記テーブルに設置した被計測物の位置を計測することによって運動誤差を導出する導出装置であって、前記数値制御装置の記録手段に記録された前記工作機械の衝突の履歴および/または前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサによって検知された温度から前記工作機械の状態を判定する機械状態判定手段と、前記機械状態判定手段の判定結果に基づいて、前記位置計測センサにより前記被計測物の位置を計測するか否かを判定する計測実施判定手段とを有することを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the invention, there is provided a machine tool for machining a workpiece on a table by relatively moving a table holding the workpiece and a spindle holding the tool under control of a numerical control device, A derivation device for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured placed on the table with a position measurement sensor attached to the spindle, wherein the motion error is recorded in the recording means of the numerical control device. Machine state determination means for determining the state of the machine tool from the history of collisions and/or temperatures detected by temperature sensors provided in each component of the machine tool; and measurement execution determining means for determining whether or not the position of the object to be measured is to be measured by the position measuring sensor.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記機械状態判定手段が、前記記録手段に記録された衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定するものであることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, the machine condition determining means determines the condition of the machine tool based on the unrepaired collision history in the collision history recorded in the recording means. It is characterized by
請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記機械状態判定手段が、前記温度センサにより前記各構成要素の温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段により取得された前記各構成要素の温度から、前記各構成要素間の温度の差分を求め、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較手段とを有するものであることを特徴とする。 The invention according to claim 10 is based on the invention according to claim 8, wherein the machine condition determination means comprises temperature acquisition means for acquiring the temperature of each component by the temperature sensor, and the temperature acquired by the temperature acquisition means. and temperature comparison means for obtaining a difference in temperature between the constituent elements from the temperatures of the respective constituent elements, and comparing the difference in temperature with a preset temperature difference threshold. do.
請求項11に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記機械状態判定手段が、前記温度センサにより各構成要素の温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段により取得した各構成要素の温度から、各構成要素における温度の変化速度を算出し、その温度の変化速度と予め設定された変化速度閾値とを比較する変化速度比較手段とを有するものであることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, the machine condition determination means includes temperature acquisition means for acquiring the temperature of each component by means of the temperature sensor, and and a change speed comparing means for calculating a temperature change speed in each component from the temperature of the component and comparing the temperature change speed with a preset change speed threshold. .
請求項12に記載の発明は、数値制御装置による制御により、工作物を保持するテーブルと工具を保持する主軸とを相対移動させることによって、テーブル上の工作物への加工を行う工作機械において、前記運動誤差を同定するための運動誤差の導出装置であって、前記主軸に装着した位置計測センサによって前記テーブルに設置された精度マスタを測定することによって前記運動誤差を測定・算出する誤差測定手段と、前記誤差測定手段により測定・算出された運動誤差と、その運動誤差を測定・算出した日時と、前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサにより取得された各構成要素の温度とを記録する記録手段と、前記記録手段に記録された前記工作機械の衝突履歴および/または前記記録手段に記録された前記各構成要素の温度と、前記記録手段に記録された前記運動誤差と、その運動誤差を測定・算出した日時とから、前記運動誤差の測定結果の精度を判定する誤差判定手段とを有することを特徴とするものである。 According to a twelfth aspect of the invention, there is provided a machine tool for machining a workpiece on a table by relatively moving a table holding the workpiece and a spindle holding the tool under control of a numerical control device, A motion error derivation device for identifying the motion error, comprising error measuring means for measuring and calculating the motion error by measuring an accuracy master placed on the table with a position measurement sensor mounted on the spindle. , the motion error measured and calculated by the error measuring means, the date and time when the motion error was measured and calculated, and the temperature of each component obtained by a temperature sensor provided in each component of the machine tool. the collision history of the machine tool recorded in the recording means and/or the temperature of each component recorded in the recording means; and the motion error recorded in the recording means; The apparatus is characterized by comprising error determination means for determining the accuracy of the measurement result of the motion error from the date and time when the motion error was measured and calculated.
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の発明において、前記誤差判定手段が、前記誤差測定手段による前記運動誤差の測定結果と、前記記録手段に記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較手段と、前記衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定する未修理衝突履歴判定手段と、前記記録手段に記録された前記誤差測定手段による運動誤差の測定・算出日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較手段とを備えたものであることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the invention, in the twelfth aspect of the invention, the error determination means compares the measurement result of the motion error by the error measuring means with the previous motion error recorded in the recording means. error comparison means for calculating a difference and comparing the difference in motion error with a preset error difference threshold; history determination means; and interval comparison means for comparing the time interval between the measurement/calculation date and time of the motion error by the error measurement means recorded in the error measurement means and the current date and time with a preset time difference threshold. It is characterized by being
請求項14に記載の発明は、請求項12に記載の発明において、前記誤差判定手段が、前記誤差測定手段による前記運動誤差の測定結果と、前記記録手段に記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較手段と、前記記録手段に記録された前回の各構成要素の温度と現時点の各構成要素の温度との差分を算出し、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較手段と、前記記録手段に記録された前記誤差測定手段による運動誤差の測定・算出日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較手段とを備えたものであることを特徴とする。
In the invention according to
本発明に係る工作機械における運動誤差の導出方法および導出装置によれば、被計測物の計測・測定により運動誤差を算出する前に工作機械の状態を判定することによって、現時点で適切な運動誤差の導出が可能か否か、導出される運動誤差の精度を推測することができるので、結果的に、無駄な運動誤差の算出を回避して、短時間で容易に正確かつ適切に運動誤差を算出することができる。加えて、本発明に係る工作機械における運動誤差の導出方法および導出装置によれば、前回測定した運動誤差と今回測定した運動誤差との差分、測定の時間間隔、工作機械の衝突の履歴、工作機械の各構成部分の温度のバラツキ等を考慮して、測定・算出された運動誤差が有効なものか否か(外乱を含むものか否か)判断されるため、きわめて正確に運動誤差を導出することができる。 According to the motion error derivation method and derivation device for a machine tool according to the present invention, by determining the state of the machine tool before calculating the motion error by measuring and measuring the object to be measured, it is possible to obtain an appropriate motion error at the present time. can be derived, and the accuracy of the derived motion error can be estimated. As a result, the motion error can be easily calculated accurately and appropriately in a short time by avoiding useless motion error calculation. can be calculated. In addition, according to the motion error derivation method and derivation device for a machine tool according to the present invention, the difference between the motion error measured last time and the motion error measured this time, the time interval between measurements, the history of machine tool collisions, the machine tool Considering the temperature variation of each component of the machine, it is determined whether the measured and calculated motion error is valid (whether or not it includes disturbance), so the motion error can be derived extremely accurately. can do.
本発明に係る運動誤差の導出方法および導出装置の一実施形態を、3つの並進軸(X軸、Y軸、Z軸)を有する数値制御工作機械において位置決め誤差を計測する場合を例に、図面に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、本発明が採用される工作機械が図1の如きマシニングセンタベースのものである場合について説明するが、本発明が採用される工作機械は、マシニングセンタベースの工作機械に限らず、旋盤ベースの工作機械等であってもよい。 An embodiment of the motion error derivation method and derivation device according to the present invention will be described by taking the case of measuring the positioning error in a numerically controlled machine tool having three translation axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) as an example. will be explained based on In this embodiment, the case where the machine tool to which the present invention is applied is based on a machining center as shown in FIG. Instead, it may be a lathe-based machine tool or the like.
<工作機械の構成>
図1は、3つの並進軸(X軸、Y軸、Z軸)を有する数値制御工作機械(以下、単に工作機械という)を示したものであり、図2は、工作機械の制御機構を示したものである。工作機械Mは、基台であるベッド11、工具を保持し回転させることが可能な主軸12、工作物を保持するためのテーブル13、主軸12を移動可能に保持するためのコラム14等を備えている。すなわち、工作機械Mは、矩形の平板状のベッド11の後端際に、逆U字状のコラム14が、ベッド11の表面に対して直交するように設けられている。また、ベッド11の上には、矩形の板状のテーブル13が載置されており、Y軸並進用サーボモータ32によって、ベッド11の表面に設けられた一対のレールに沿ってY軸方向に並進可能になっている。一方、コラム14の前面には、矩形の板状の支持板15が設置されており、X軸並進用サーボモータ31によって、コラム14の前面に設けられた一対のレールに沿ってX軸方向に並進可能になっている。さらに、支持板15の前面には、縦長な直方体状の主軸12が、Z軸並進用サーボモータ33によって、Z軸方向に並進可能に設置されている。また、ベッド11、主軸12、テーブル13、コラム14の前面および側面には、それぞれ、温度センサ1~5が設けられている。
<Composition of the machine tool>
FIG. 1 shows a numerically controlled machine tool (hereinafter simply referred to as machine tool) having three translational axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis), and FIG. 2 shows the control mechanism of the machine tool. It is a thing. The machine tool M includes a
そして、工作機械Mは、数値制御装置21からの指令により、X軸並進用サーボモータ31、Y軸並進用サーボモータ32、Z軸並進用サーボモータ33および主軸12の回転用のサーボモータ(図示せず)を駆動させて、テーブル3に固定した工作物(被加工物)を主軸12に装着した工具によって任意の形状に加工することができるようになっている。また、数値制御装置21からの指令によって、温度センサ1~5から各部の温度を取得することができるようになっている。さらに、工具の代わりに位置計測センサであるタッチプローブを主軸2に装着することで、テーブル3に設置した工作物等の被計測物の座標・位置を測定することもできるようになっている。
The machine tool M is controlled by a command from the
<数値制御装置の構成>
一方、工作機械Mを制御する数値制御装置21は、RAM、ROM等からなる記録手段(記憶手段)22、検知手段23、モニタ等の表示手段24、タイマ27等を備えており、図示しないインターフェイスを介して、テンキー等の入力手段25、受信機26、温度センサ1~5と接続された状態になっている。また、数値制御装置21は、図示しないインターフェイスを介して、支持板15(および主軸2)をX軸方向に並進させるためX軸並進用サーボモータ31、テーブル13をY軸方向に並進させるためY軸並進用サーボモータ32、主軸12をZ軸方向に並進させるためZ軸並進用サーボモータ33等と接続された状態になっている。
<Configuration of Numerical Controller>
On the other hand, a
上記の如く構成された数値制御装置21は、検知手段23によって、主軸12とテーブル13とが衝突した場合等には、その事態を検知することができるようになっている。また、そのように主軸12とテーブル13とが衝突した場合等には、各軸での並進動作を停止し、衝突があった事実や衝突があった日時(「機械衝突履歴」)を記録手段22に記録(記憶)するようになっている。さらに、上記の如きアクシデントが発生した後に修理が行われた場合には、その修理の旨(「機械修理履歴」)を、入力手段25によって、記録手段22に記録させることができるようになっている。また、記録手段22は、温度センサ1~5によって検知されたベッド11、主軸12、テーブル13およびコラム14の温度、後述する方法により測定・算出された工作機械Mの運動誤差、および、その測定(算出)日時等を記録することができるようになっている。加えて、数値制御装置21は、入力手段25によって、後述する方法により運動誤差を測定(算出)する際に基準となる「温度差閾値」、「変化速度閾値」、「誤差差分閾値」、「時間差閾値」等の数値を、入力手段25によって予め入力(設定)して、その数値を記録手段22に記録させることができるようになっている。
The
<運動誤差の導出方法・導出装置>
続いて、本発明に係る運動誤差の導出方法および導出装置について、工作機械Mにおける位置決め誤差の測定を例に、図3のフローチャートに基づいて説明する。
<Derivation method and derivation device for motion error>
Next, the motion error derivation method and derivation device according to the present invention will be described with reference to the flow chart of FIG. 3, taking the measurement of the positioning error in the machine tool M as an example.
図3の「位置決め誤差の導出処理」においては、まず、ステップ(以下、単にSで示す)1,2で、「機械状態判定ステップ」を実行し、工作機械Mの状態を判定する。すなわち、まず、S1で、工作機械Mの衝突の履歴に関する「機械状態チェック1」を行い、現時点で測定を行った場合に不適切な測定結果(外乱等に起因した大きな誤差を含んだ測定結果)にならないか否かをチェックする。しかる後、ステップ2で、工作機械Mの温度に関する「機械状態チェック2」を行い、「機械状態チェック1」と同様に、現時点で測定を行った場合に不適切な測定結果にならないか否かをチェックする。なお、「機械状態チェック1」、「機械状態チェック2」におけるチェックの詳細については後述する。
In the "positioning error derivation process" of FIG. 3, first, in steps (hereinafter simply denoted by S) 1 and 2, a "machine state determination step" is executed to determine the state of the machine tool M. FIG. That is, first, in S1, "
そして、上記の如く、S1,2において「機械状態判定ステップ」を実行した後には、S3で、「計測実施判定ステップ」を実行し、位置計測センサにより被計測物の位置・座標等を計測するか否かを判定する。すなわち、S3においては、「機械状態チェック1」および「機械状態チェック2」のチェックの結果が、いずれも“現時点で測定を行った場合には適切な計測結果が得られる(すなわち、工作機械Mの状態が正常である)”との判定であったか否か判断される。そして、S3において“YES”と判断された場合には、S4で、「位置決め誤差の測定」を実行し、しかる後、S5で、測定した位置決め誤差が有効なものであるか否か(適切なものであるか否か)を判定する「位置決め誤差のチェック」(「誤差判定ステップ」)を実行する。なお、「位置決め誤差の測定」、「位置決め誤差のチェック」の詳細についても後述する。
Then, as described above, after the "machine condition determination step" is executed in S1 and S2, the "measurement execution determination step" is executed in S3 to measure the position, coordinates, etc. of the object to be measured by the position measurement sensor. Determine whether or not That is, in S3, the check results of "
[機械状態チェック1の内容]
以下、S1で行う工作機械Mの衝突に関する「機械状態チェック1」について、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。
[Details of machine condition check 1]
The "
「機械状態チェック1」においては、まず、S11で、数値制御装置21の記録手段22に記録されている工作機械Mの衝突・修理の履歴(「機械衝突履歴」および「機械修理履歴」、以下、単に「機械衝突・修理履歴」という)を取得する。なお、工作機械Mにおいては、数値制御装置21による制御により、図3の「位置決め誤差の導出処理」が実行される毎に、「機械衝突・修理履歴」を記録手段22に記録し、前回の測定時(実行時)における「機械衝突・修理履歴」が更新されるようになっている。
In the "
上記の如く、S11において「機械衝突・修理履歴」を取得した後には、続くS12で、過去に工作機械Mで衝突(主軸12とテーブル13との接触等)がありかつ未修理のままか否かを判定する。そして、衝突がなかった場合や、衝突があった場合でもすでに修理が行われている場合には、工作機械Mの状態に問題がない(S12における“NO”)と判断し、チェック処理を完了する。一方、過去に衝突がありかつ未修理のままの場合には、工作機械Mの状態に問題がある(すなわち、現時点で測定しても有効な運動誤差が得られない)と判断し、S13で、表示手段24にメッセージA(衝突後未修理の旨等)を表示して、作業者に報知する。
As described above, after acquiring the "machine collision/repair history" in S11, it is determined in S12 whether or not there has been a collision (such as contact between the
[機械状態チェック2の内容]
次に、S2で行う工作機械Mの温度に関する「機械状態チェック2」について、図5に示すフローチャートに基づいて説明する。
[Contents of machine condition check 2]
Next, the "machine state check 2" regarding the temperature of the machine tool M performed in S2 will be described based on the flowchart shown in FIG.
「機械状態チェック2」においては、まず、S21で、数値制御装置21による制御により、工作機械Mの各部に取り付けられた温度センサ1~5から、作動前の(初期の)温度データT10,T20,T30,T40,T50を取得する(「温度取得ステップ」)。なお、工作機械Mにおいては、数値制御装置21による制御により、各温度センサ1~5が各部の温度(経時変化)をサンプリングして記録手段22に記録し、所定時間毎にそれらのデータが更新されるようになっている。そして、上記の如く、温度センサ1~5が温度データT10,T20,T30,T40,T50を取得した後には、続くS22で、取得した温度データの最大値と最小値の差分dT0を算出し、続くS23で、当該差分dT0と記録手段22に予め記録(設定)しておいた閾値A(温度差閾値)との比較を行う(「温度比較ステップ」)。
In the "machine condition check 2", first, in S21, under the control of the
そして、差分dT0が閾値Aより小さい場合には、続くS24で、温度変化速度の算出を行う。すなわち、数値制御装置21による制御により、記録手段22に記録された現時点から時間T秒前の各部の温度T1b,T2b,T3b,T4b,T5bを取得し、下記の数式1~5を用いて、温度変化速度RT1,RT2,RT3,RT4,RT5を算出する(絶対値)。なお、時間Tは、予め記録手段22に記録された温度変化速度を計算するためのパラメータである。
Then, if the difference dT0 is smaller than the threshold value A, the temperature change rate is calculated in the following S24. That is, under the control of the
RT1=(T10-T1b)/T ・・式1
RT2=(T20-T2b)/T ・・式2
RT3=(T30-T3b)/T ・・式3
RT4=(T40-T4b)/T ・・式4
RT5=(T50-T5b)/T ・・式5
RT1=(T1 0 −T1 b )/
RT2=(T2 0 −T2 b )/T Equation 2
RT3=(T3 0 −T3 b )/T Equation 3
RT4=(T4 0 −T4 b )/T Equation 4
RT5=(T5 0 −T5 b )/
上記の如く、温度変化速度RT1,RT2,RT3,RT4,RT5を算出した後には、続くS25で、それらの温度変化速度RT1,RT2,RT3,RT4,RT5と、記録手段22に予め記録(設定)しておいた閾値RT(変化速度閾値)との比較を行う(「変化速度比較ステップ」)。そして、温度変化速度RT1,RT2,RT3,RT4,RT5のいずれも閾値RTより小さい場合には、工作機械Mの状態に問題がないと判断し、チェック処理を完了する。一方、S23において差分dT0が閾値A以上であると判断された場合、および、S25においてRT1,RT2,RT3,RT4,RT5のいずれかが閾値RT以上であると判断された場合には、工作機械Mの状態に問題があると判断し、S26で、表示手段24にメッセージA(温度変化が大きい旨等)を表示して作業者に報知する。 After calculating the temperature change rates RT1, RT2, RT3, RT4, and RT5 as described above, the temperature change rates RT1, RT2, RT3, RT4, and RT5 are recorded (set in advance) in the recording means 22 in subsequent S25. ) is compared with a preset threshold value RT (change speed threshold value) (“change speed comparison step”). If all of the temperature change rates RT1, RT2, RT3, RT4, and RT5 are smaller than the threshold value RT, it is determined that there is no problem with the state of the machine tool M, and the check process is completed. On the other hand, if it is determined in S23 that the difference dT0 is equal to or greater than the threshold value A, and if it is determined in S25 that any one of RT1, RT2, RT3, RT4, and RT5 is equal to or greater than the threshold value RT, It is determined that there is a problem with the state of the machine M, and in S26, a message A (such as a large temperature change) is displayed on the display means 24 to notify the operator.
[位置決め誤差の測定の内容]
次に、S4で行う「位置決め誤差の測定」について、工作機械MにおけるX軸方向の位置決め誤差を測定する場合を例に説明する。
[Details of positioning error measurement]
Next, the "positioning error measurement" performed in S4 will be described by taking the case of measuring the positioning error in the X-axis direction in the machine tool M as an example.
X軸方向の位置決め誤差を測定する場合には、図6に示すように、主軸12にタッチプローブ41を装着するとともに、精度マスタ42を、X方向に平行になるようにテーブル13上に設置する。当該タッチプローブ41は、下端のターゲット球(スタイラス)に、被計測物と接触したことを検知するセンサ(図示せず)が設けられており、当該センサによって接触を検知した場合に、数値制御装置21へ赤外線や電波等の信号を送信することができるようになっている。一方、数値制御装置21は、受信機26によって、タッチプローブ41のセンサからの検知信号を受信すると、その時点での各軸(X軸、Y軸、Z軸)の位置(座標)を接触位置とすることによって、被計測物(精度マスタ42)の所定の部分の位置(座標)の測定を行うことができるようになっている。また、精度マスタ42は、寸法の基準として用いるゲージであり、両端面の距離MLの校正値が既知のものである。
When measuring the positioning error in the X-axis direction, as shown in FIG. 6, a
S4の「位置決め誤差の測定」においては、数値制御装置21からの制御に基づいて、タッチプローブ41により、精度マスタ42のX-(マイナス)側の端面位置(X-,Y-,Z-)およびX+(プラス)側の端面位置(X+,Y+,Z+)を測定し、両端面の距離ML’=(X+)-(X-)を算出する。そして、算出されたML’と校正値MLとの差分として、X方向の位置決め誤差dXを算出する(「誤差測定ステップ」)。なお、工作機械Mにおいては、数値制御装置21による制御により、S4の「位置決め誤差の測定」が実行される度に、その位置決め誤差の数値、および、その測定(算出)日時を記録手段22に記録(累積的に記録)されるようになっている(「記録ステップ」)。
In S4 "measurement of positioning error", based on the control from the
[位置決め誤差のチェックの内容]
次に、S5で行う「位置決め誤差のチェック」について、図7に示すフローチャートに基づいて説明する。
[Details of positioning error check]
Next, the "positioning error check" performed in S5 will be described based on the flowchart shown in FIG.
「位置決め誤差のチェック」では、まずS31において、S3において測定した位置決め誤差dXnと、記録手段22に記録された前回測定した位置決め誤差dXcとの差分ddXを算出する。なお、工作機械Mにおいては、数値制御装置21による制御により、図3の「位置決め誤差の導出処理」が実行される度に、測定された位置決め誤差dXcを記録手段22に記録し、前回測定された位置決め誤差dXcが更新されるようになっている。 In the "checking of positioning error", first, in S31, the difference ddX between the positioning error dXn measured in S3 and the previously measured positioning error dXc recorded in the recording means 22 is calculated. In the machine tool M, the measured positioning error dXc is recorded in the recording means 22 every time the "positioning error derivation process" in FIG. The positioning error dXc is updated.
上記の如く、S31で位置決め誤差dXnと前回測定した位置決め誤差dXcとの差分ddXを算出した後には、続くS32で、その差分ddXと、記録手段22に予め記録(設定)されている閾値B(誤差差分閾値)との比較を行う(「誤差比較ステップ」)。そして、S32において差分ddXが閾値B以上であると判定された場合は、続くS33で、記録手段22に記録されている「機械衝突・修理履歴」を取得し、前回の位置決め誤差の測定から現時点(現在)までに、工作機械Mにおいて衝突あるいはその修理があったか否かを判定する(「修理状態判定ステップ」)。 As described above, after the difference ddX between the positioning error dXn and the previously measured positioning error dXc is calculated in S31, the difference ddX and the threshold value B ( error difference threshold) ("error comparison step"). If it is determined in S32 that the difference ddX is equal to or greater than the threshold value B, then in S33, the "machine collision/repair history" recorded in the recording means 22 is acquired, and It is determined whether or not there has been a collision or repair of the machine tool M up to (at present) ("repair state determination step").
そして、S33において前回の測定から今回の測定までの間に工作機械Mにおいて衝突があったが未だ修理されていないと判定した場合には、その衝突によって測定誤差が生じたことによってS31で算出された差分ddXが大きくなったと判断し、S38で、その旨(すなわち、差分ddXに測定誤差が含まれている可能性がある旨等)のメッセージBを表示手段24に表示して、作業者に報知する。 If it is determined in S33 that the machine tool M has had a collision between the previous measurement and the current measurement, but it has not been repaired yet, the measurement error is caused by the collision and is calculated in S31. In S38, a message B to that effect (i.e., that the difference ddX may contain a measurement error) is displayed on the display means 24 to inform the operator. inform.
一方、S33において衝突の履歴がない、あるいは、衝突があったものの修理が行われていると判断された場合には、続くS34で、現時点の日時と、前回位置決め誤差の測定をした際に記録手段22に記録された日時とから測定の「時間間隔」(すなわち、前回の測定から今回の測定までの時間間隔)が算出される。しかる後、続くS35で、算出された「時間間隔」と記録手段22に予め記録(設定)されている閾値C(時間差閾値)とが比較される(「間隔比較ステップ」)。そして、S35で「時間間隔」が閾値C未満であると判定された場合には、続くS36で、S21において取得された温度データT10,T20,T30,T40,T50と、前回の位置決め誤差の測定時に記録手段22に記録された温度データT1c,T2c,T3c,T4c,T5cとの「温度差分ΔT」が、温度センサ1~5の設置部分毎に算出される(「温度差分ΔT1~ΔT5」)。
On the other hand, if it is determined in S33 that there is no history of collision or that there was a collision but repairs are being made, then in S34, the current date and time and the previous measurement of the positioning error are recorded. The "time interval" of measurement (that is, the time interval from the previous measurement to the current measurement) is calculated from the date and time recorded in
上記の如く、S36において前回の位置決め誤差の測定から今回の測定までの温度差分ΔTが温度センサ1~5の設置部分毎に算出された後には、続くS37で、算出された各部の「温度差分ΔT1~ΔT5」と、記録手段22に予め記録(設定)されている閾値D(経時温度差閾値)とが比較される(「経時温度差比較ステップ」)。そして、S37で各部の「温度差分ΔT1~ΔT5」が閾値D未満であると判定された場合には、工作機械Mのトラブルや外乱等の要因(すなわち、工作機械Mの衝突、測定の時間間隔の長期化、各部の温度変化の増大以外の要因)によって測定誤差が生じてS31において算出された差分ddXが大きくなったと判断し、続くS38で、その旨(すなわち、差分ddXに測定誤差が含まれている可能性がある旨等)のメッセージBを表示手段24に表示して、作業者に報知する。
As described above, after the temperature difference ΔT from the previous measurement of the positioning error to the current measurement is calculated for each installation portion of the
一方、S32において差分ddXが閾値Bより小さいと判断された場合、S35において「時間間隔」が閾値C以上であると判断された場合、および、S37において各部位の「温度差分ΔT1~ΔT5」が閾値D以上であると判定された場合には、今回測定・算出された位置決め誤差に測定誤差が生じていないとし、続くS39で、位置決め誤差、現時点の日時、各部の温度を記録手段22に記録(更新)して処理を完了する。 On the other hand, if it is determined in S32 that the difference ddX is smaller than the threshold value B, if it is determined in S35 that the "time interval" is equal to or greater than the threshold value C, and in S37, the "temperature differences ΔT 1 to ΔT 5 is equal to or greater than the threshold value D, it is determined that there is no measurement error in the positioning error measured and calculated this time, and in subsequent S39, the positioning error, the current date and time, and the temperature of each part are recorded by the recording means 22 is recorded (updated) to complete the process.
なお、工作機械Mにおいては、上記の如く、数値制御装置21が運動誤差の導出装置として機能し、数値制御装置21の記録手段22、検知手段23、表示手段24、タイマ27の機能により、受信機26、温度センサ1~5、入力手段25、および、X,Y,Z各軸の並進用サーボモータ31~33等と信号の送受信をすることによって、工作機械Mの衝突の履歴および温度センサ1~5から取得した温度から工作機械Mの状態を判定する「機械状態判定手段」、「機械状態判定手段」の判定結果に基づいて運動誤差を測定するか否かを判定する「計測実施判定手段」、温度センサ1~5から各構成要素の温度を取得する「温度取得手段」、「温度取得手段」により取得した各構成要素の温度から各構成要素間の温度の差分を求めて「温度差閾値」とを比較する「温度比較手段」、取得した各構成要素の温度から各構成要素における温度の変化速度を算出して予め設定された「変化速度閾値」と比較する「変化速度比較手段」、主軸12に装着したタッチプローブ41によってテーブル13に設置された精度マスタを測定することによって工作機械Mの運動誤差を測定・算出する「誤差測定手段」、工作機械Mの衝突履歴および各構成要素の温度と工作機械Mの運動誤差とその運動誤差の測定・算出日時とから当該運動誤差の測定結果の有効性を判定する「誤差判定手段」、工作機械Mの運動誤差の測定結果と前回の運動誤差との差分を算出してその差分と予め設定された「誤差差分閾値」とを比較する「誤差比較手段」、「誤差測定手段」による運動誤差の測定・算出日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された「時間差閾値とを比較する「間隔比較手段」、前回の各構成要素の温度と現時点の各構成要素の温度との差分を算出してその差分と、予め設定された「温度差閾値」とを比較する「温度比較手段」等が構成される。 In the machine tool M, as described above, the numerical control device 21 functions as a device for deriving the motion error, and the functions of the recording means 22, the detection means 23, the display means 24, and the timer 27 of the numerical control device 21 receive Machine 26, temperature sensors 1 to 5, input means 25, X-, Y-, and Z-axis translational servomotors 31-33, etc., and send/receive signals to obtain collision history of machine tool M and temperature sensor "Machine state determination means" for determining the state of the machine tool M from the temperatures obtained from 1 to 5, and "Measurement execution determination" for determining whether or not to measure the motion error based on the determination result of the "machine state determination means" means", "temperature acquisition means" for acquiring the temperature of each component from temperature sensors 1 to 5, and "temperature "Temperature comparison means" for comparing with "difference threshold"; , "error measuring means" for measuring and calculating the motion error of the machine tool M by measuring the accuracy master installed on the table 13 with the touch probe 41 attached to the spindle 12, the collision history of the machine tool M and each configuration "Error judgment means" for judging the validity of the motion error measurement result from the temperature of the element, the motion error of the machine tool M, and the measurement/calculation date and time of the motion error, the motion error measurement result of the machine tool M and the previous ``Error comparison means'' and ``Error measurement means'' that calculate the difference between the motion error and the motion error and compare the difference with a preset "error difference threshold". 'interval comparing means' for comparing the time interval of and a preset 'time difference threshold', calculating the difference between the temperature of each constituent element in the previous time and the temperature of each constituent element at the present time, and comparing the difference with the preset A "temperature comparison means" for comparing with the set "temperature difference threshold" is configured.
<位置決め誤差の導出方法・導出装置による効果>
上記した位置決め誤差の導出処理・導出装置によれば、被計測物(精度マスタ)の計測・測定を実施する前に、工作機械Mの状態を判定することによって、現時点で有効な(適切な)運動誤差の導出が可能か否かが判断されるので、結果的に、無駄な運動誤差の測定を回避して、短時間で容易に正確かつ適切に運動誤差を測定・算出することができる。加えて、本発明に係る工作機械Mにおける運動誤差の導出方法・導出装置によれば、前回測定した運動誤差と今回測定した運動誤差との差分、測定の時間間隔、工作機械Mの衝突履歴、工作機械Mの各構成部分の温度のバラツキ等を考慮して、測定・算出された運動誤差が外乱による測定誤差を含むものか否か判断されるため、きわめて正確に運動誤差を導出することができる。
<Effects of positioning error derivation method and derivation device>
According to the positioning error derivation processing/derivation device described above, the currently effective (appropriate) Since it is determined whether or not the motion error can be derived, as a result, useless measurement of the motion error can be avoided, and the motion error can be measured and calculated easily, accurately and appropriately in a short period of time. In addition, according to the motion error derivation method and derivation device of the machine tool M according to the present invention, the difference between the motion error measured last time and the motion error measured this time, the measurement time interval, the collision history of the machine tool M, Since it is determined whether or not the measured/calculated motion error includes a measurement error due to disturbance in consideration of the variation in temperature of each component of the machine tool M, the motion error can be derived very accurately. can.
<運動誤差の導出方法・導出装置の変更例>
本発明に係る運動誤差の導出方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、機械状態判定ステップ、計測実施判定ステップ、誤差判定ステップ等の内容や、運動誤差の測定方法等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。また、本発明に係る運動誤差の導出装置は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、機械状態判定手段、計測実施判定手段、誤差判定手段等の内容や、運動誤差の測定方法等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
<Motion error derivation method/example of modification of derivation device>
The motion error derivation method according to the present invention is not limited to the aspects of the above-described embodiments. , can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. Further, the motion error derivation device according to the present invention is not limited to the aspects of the above-described embodiments, but includes the contents of the machine state determination means, the measurement execution determination means, the error determination means, etc., and the motion error measurement method. etc. can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
たとえば、本発明に係る運動誤差の導出方法・導出装置は、上記実施形態の如く、位置決め誤差を測定するものに限らず、真直度や5軸制御工作機械の幾何学的な誤差を測定する場合等にも適用することが可能である。また、本発明に係る運動誤差の導出方法・導出装置は、上記実施形態の如く、精度マスタをセンサ(タッチプローブや赤外線センサ等)で計測することによって運動誤差を導出するもの(すなわち、被計測物が精度マスタであるもの)に限定されず、加工した工作物の複数の位置(座標)をセンサ(タッチプローブや赤外線センサ等)で計測することによって運動誤差を導出するもの(すなわち、被計測物が被工作物であるもの)等に変更することも可能である。 For example, the motion error derivation method and derivation device according to the present invention are not limited to those for measuring positioning errors as in the above embodiment, but also for measuring straightness and geometrical errors of five-axis control machine tools. etc. can also be applied. Further, the motion error derivation method and derivation device according to the present invention derives the motion error by measuring the accuracy master with a sensor (touch probe, infrared sensor, etc.) as in the above embodiment (i.e., the device to be measured). The object is not limited to the accuracy master), but the one that derives the motion error by measuring multiple positions (coordinates) of the machined workpiece with a sensor (touch probe, infrared sensor, etc.) (i.e., the object to be measured It is also possible to change the object to a workpiece).
11・・ベッド
12・・主軸
13・・テーブル
14・・コラム
41・・タッチプローブ
42・・精度マスタ
1,2,3,4,5・・温度センサ
M・・工作機械
21・・数値制御装置
11
Claims (14)
前記数値制御装置の記録手段に記録された前記工作機械の衝突の履歴および/または前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサにより検知された温度から前記工作機械の状態を判定する機械状態判定ステップと、
前記機械状態判定ステップの判定結果に基づいて、前記位置計測センサにより前記被計測物の位置を計測するか否かを判定する計測実施判定ステップと
を実施することを特徴とする工作機械における運動誤差の導出方法。 In a machine tool that processes a workpiece on the table by relatively moving a table that holds the workpiece and a spindle that holds the tool under the control of a numerical controller, a position measurement sensor mounted on the spindle A derivation method for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured placed on the table,
Machine state for determining the state of the machine tool from the collision history of the machine tool recorded in the recording means of the numerical control device and/or the temperatures detected by temperature sensors provided in each component of the machine tool. a determination step;
and a measurement execution determination step of determining whether or not to measure the position of the object to be measured by the position measurement sensor based on the determination result of the machine state determination step. method of derivation.
前記記録手段に記録された衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定するものであることを特徴とする請求項1に記載の工作機械における運動誤差の導出方法。 The machine state determination step includes:
2. A method for deriving a motion error in a machine tool according to claim 1, wherein the state of said machine tool is determined based on an unrepaired collision history in the collision history recorded in said recording means.
前記温度センサにより前記各構成要素の温度を取得する温度取得ステップと、
前記温度取得ステップで取得した前記各構成要素の温度から、前記各構成要素間の温度の差分を求め、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較ステップと
を実施するものであることを特徴とする請求項1に記載の工作機械における運動誤差の導出方法。 The machine state determination step includes:
a temperature acquisition step of acquiring the temperature of each of the components by the temperature sensor;
a temperature comparison step of obtaining a temperature difference between the constituent elements from the temperatures of the constituent elements obtained in the temperature obtaining step, and comparing the temperature difference with a preset temperature difference threshold; 2. A method for deriving a motion error in a machine tool according to claim 1, wherein:
前記温度センサにより各構成要素の温度を取得する温度取得ステップと、
前記温度取得ステップで取得した各構成要素の温度から、各構成要素における温度の変化速度を算出し、その温度の変化速度と予め設定された変化速度閾値とを比較する変化速度比較ステップと
を実施するものであることを特徴とする請求項1に記載の工作機械における運動誤差の導出方法。 The machine state determination step includes:
a temperature acquisition step of acquiring the temperature of each component by the temperature sensor;
a change speed comparison step of calculating a temperature change speed in each component from the temperature of each component acquired in the temperature acquisition step, and comparing the temperature change speed with a preset change speed threshold; 2. A method for deriving a motion error in a machine tool according to claim 1, wherein:
前記主軸に装着した位置計測センサによって前記テーブルに設置された精度マスタを測定することによって前記工作機械の運動誤差を測定・算出する誤差測定ステップと、
前記誤差測定ステップで測定・算出された運動誤差と、前記誤差測定ステップを実施した日時と、前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサによって検知された各構成要素の温度とを前記数値制御装置の記録手段に記録する記録ステップと、
前記記録手段に記録された前記工作機械の衝突履歴および/または前記記録ステップにおいて記録された前記各構成要素の温度と、前記記録ステップにおいて記録された前記運動誤差と、前記記録ステップにおいて記録された前記誤差測定ステップの実施日時とから、前記運動誤差の測定結果の有効性を判定する誤差判定ステップと
を実施することを特徴とする工作機械における運動誤差の導出方法。 In a machine tool that processes a workpiece on the table by relatively moving a table that holds the workpiece and a spindle that holds the tool under the control of a numerical controller, a position measurement sensor mounted on the spindle A derivation method for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured placed on the table,
an error measuring step of measuring and calculating a motion error of the machine tool by measuring an accuracy master placed on the table with a position measuring sensor attached to the spindle;
The motion error measured and calculated in the error measuring step, the date and time when the error measuring step was performed, and the temperature of each component detected by a temperature sensor provided in each component of the machine tool are represented by the numerical values. a recording step of recording in the recording means of the control device;
The collision history of the machine tool recorded in the recording means and/or the temperature of each component recorded in the recording step, the motion error recorded in the recording step, and the motion error recorded in the recording step and an error determination step of determining validity of the measurement result of the motion error from the execution date and time of the error measurement step.
前記誤差測定ステップにおける前記運動誤差の測定結果と、前記記録ステップにおいて記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較ステップと、
前記衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定する修理状態判定ステップと、
前記記録ステップにおいて記録された前記誤差測定ステップの実施日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較ステップと
を実施して、今回測定された運動誤差の有効性を判定するものであることを特徴とする請求項5に記載の工作機械における運動誤差の導出方法。 The error determination step includes
Error comparison for calculating a difference between the measurement result of the motion error in the error measuring step and the previous motion error recorded in the recording step, and comparing the difference in motion error with a preset error difference threshold. a step;
a repair state determination step of determining a state of the machine tool based on an unrepaired collision history in the collision history;
performing an interval comparison step of comparing the time interval between the execution date and time of the error measurement step recorded in the recording step and the current date and time, and a preset time difference threshold value, so as to determine the motion error measured this time; 6. A method for deriving a motion error in a machine tool according to claim 5, characterized in that it determines effectiveness.
前記誤差測定ステップにおける運動誤差の測定結果と、前記記録ステップにおいて記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較ステップと、
前記記録ステップにおいて記録された前回の各構成要素の温度と現時点の各構成要素の温度との差分を算出し、その温度の差分と予め設定された経時温度差閾値とを比較する経時温度差比較ステップと、
前回の前記記録ステップの実施日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較ステップと
を実施するものであることを特徴とする請求項5に記載の工作機械における運動誤差の導出方法。 The error determination step includes
An error comparison step of calculating a difference between the motion error measurement result in the error measuring step and the previous motion error recorded in the recording step, and comparing the motion error difference with a preset error difference threshold. When,
A temporal temperature difference comparison for calculating a difference between the temperature of each component previously recorded in the recording step and the current temperature of each component, and comparing the temperature difference with a preset temporal temperature difference threshold. a step;
6. The machine tool according to claim 5, wherein an interval comparison step of comparing a time interval between the execution date and time of the previous recording step and the current date and time with a preset time difference threshold value is performed. A method for deriving motion errors in machines.
前記数値制御装置の記録手段に記録された前記工作機械の衝突の履歴および/または前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサによって検知された温度から前記工作機械の状態を判定する機械状態判定手段と、
前記機械状態判定手段の判定結果に基づいて、前記位置計測センサにより前記被計測物の位置を計測するか否かを判定する計測実施判定手段と
を有することを特徴とする工作機械における運動誤差の導出装置。 In a machine tool that processes a workpiece on the table by relatively moving a table that holds the workpiece and a spindle that holds the tool under the control of a numerical controller, a position measurement sensor mounted on the spindle A derivation device for deriving a motion error by measuring the position of an object to be measured installed on the table,
Machine state for determining the state of the machine tool from the collision history of the machine tool recorded in the recording means of the numerical control device and/or the temperature detected by temperature sensors provided in each component of the machine tool. determination means;
measurement execution determination means for determining whether or not to measure the position of the object to be measured by the position measurement sensor based on the determination result of the machine state determination means. Derivation device.
前記記録手段に記録された衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定するものであることを特徴とする請求項8に記載の工作機械における運動誤差の導出装置。 The machine state determination means is
9. A device for deriving a motion error in a machine tool according to claim 8, wherein the state of the machine tool is determined based on an unrepaired collision history in the collision history recorded in the recording means.
前記温度センサにより前記各構成要素の温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により取得された前記各構成要素の温度から、前記各構成要素間の温度の差分を求め、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較手段と
を有するものであることを特徴とする請求項8に記載の工作機械における運動誤差の導出装置。 The machine state determination means is
a temperature acquiring means for acquiring the temperature of each of the constituent elements by the temperature sensor;
temperature comparing means for obtaining a difference in temperature between the constituent elements from the temperatures of the constituent elements acquired by the temperature acquiring means, and comparing the difference in temperature with a preset temperature difference threshold. 9. The device for deriving motion error in a machine tool according to claim 8, wherein:
前記温度センサにより各構成要素の温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により取得した各構成要素の温度から、各構成要素における温度の変化速度を算出し、その温度の変化速度と予め設定された変化速度閾値とを比較する変化速度比較手段と
を有するものであることを特徴とする請求項8に記載の工作機械における運動誤差の導出装置。 The machine state determination means is
temperature acquisition means for acquiring the temperature of each component by the temperature sensor;
change speed comparison means for calculating a temperature change speed in each component from the temperature of each component acquired by the temperature acquisition means, and comparing the temperature change speed with a preset change speed threshold; 9. The device for deriving motion error in a machine tool according to claim 8, wherein:
前記主軸に装着した位置計測センサによって前記テーブルに設置された精度マスタを測定することによって前記運動誤差を測定・算出する誤差測定手段と、
前記誤差測定手段により測定・算出された運動誤差と、その運動誤差を測定・算出した日時と、前記工作機械の各構成要素に設けられた温度センサにより取得された各構成要素の温度とを記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された前記工作機械の衝突履歴および/または前記記録手段に記録された前記各構成要素の温度と、前記記録手段に記録された前記運動誤差と、その運動誤差を測定・算出した日時とから、前記運動誤差の測定結果の精度を判定する誤差判定手段と
を有することを特徴とする工作機械における運動誤差の導出装置。 Movement for identifying the motion error in a machine tool that processes a workpiece on a table by relatively moving a table that holds the workpiece and a spindle that holds the tool under the control of a numerical controller. An error derivation device,
error measuring means for measuring and calculating the motion error by measuring an accuracy master placed on the table with a position measuring sensor attached to the spindle;
Record the motion error measured and calculated by the error measuring means, the date and time when the motion error was measured and calculated, and the temperature of each component obtained by the temperature sensor provided in each component of the machine tool. a recording means for
Measurement and calculation of the collision history of the machine tool recorded in the recording means and/or the temperature of each component recorded in the recording means, the motion error recorded in the recording means, and the motion error and error determination means for determining the accuracy of the measurement result of the motion error based on the date and time of the measurement of the motion error in a machine tool.
前記誤差測定手段による前記運動誤差の測定結果と、前記記録手段に記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較手段と、
前記衝突履歴における未修理の衝突履歴に基づいて前記工作機械の状態を判定する未修理衝突履歴判定手段と、
前記記録手段に記録された前記誤差測定手段による運動誤差の測定・算出日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較手段と
を備えたものであることを特徴とする請求項12に記載の工作機械における運動誤差の導出装置。 The error determination means is
Error comparison for calculating a difference between the measurement result of the motion error by the error measuring means and the previous motion error recorded in the recording means, and comparing the difference of the motion error with a preset error difference threshold. means and
Unrepaired collision history determination means for determining the state of the machine tool based on the unrepaired collision history in the collision history;
and interval comparing means for comparing a time interval between the date and time of motion error measurement/calculation by the error measuring means recorded in the error measuring means and the current date and time with a preset time difference threshold value. 13. The device for deriving a motion error in a machine tool according to claim 12.
前記誤差測定手段による前記運動誤差の測定結果と、前記記録手段に記録された前回の運動誤差との差分を算出し、その運動誤差の差分と予め設定された誤差差分閾値とを比較する誤差比較手段と、
前記記録手段に記録された前回の各構成要素の温度と現時点の各構成要素の温度との差分を算出し、その温度の差分と予め設定された温度差閾値とを比較する温度比較手段と、
前記記録手段に記録された前記誤差測定手段による運動誤差の測定・算出日時と現時点の日時との時間間隔と、予め設定された時間差閾値とを比較する間隔比較手段と
を備えたものであることを特徴とする請求項12に記載の工作機械における運動誤差の導出装置。 The error determination means is
Error comparison for calculating a difference between the measurement result of the motion error by the error measuring means and the previous motion error recorded in the recording means, and comparing the difference of the motion error with a preset error difference threshold. means and
a temperature comparison means for calculating a difference between the temperature of each component previously recorded in the recording means and the current temperature of each component, and comparing the temperature difference with a preset temperature difference threshold;
and interval comparing means for comparing a time interval between the date and time of motion error measurement/calculation by the error measuring means recorded in the error measuring means and the current date and time with a preset time difference threshold value. 13. The device for deriving a motion error in a machine tool according to claim 12.
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---|---|---|---|---|
CN115673876A (en) * | 2022-12-28 | 2023-02-03 | 苏州猎奇智能设备有限公司 | Vision-based two-dimensional measurement method for thermal deformation of motion system and use method |
CN118204908A (en) * | 2024-05-21 | 2024-06-18 | 西安汉沣精密机械有限公司 | Method for processing full closed loop of workpiece |
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