JP3102123B2 - 工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents
工作機械の熱変位補正方法Info
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Description
械に適用される工作機械の熱変位補正方法に関する。
は、可動部分の温度変化、あるいは潤滑油の温度変化な
どにより、工作物の加工に関与する主軸などの部分に熱
変位が生じ、これが工作物の加工精度にばらつきを生じ
させ、工作物の歩留りを低下させる要因となる。従っ
て、工作機械可動部および潤滑油などの温度変化に左右
されることなく常に安定した加工精度を得るには工作機
械、特に砥石等の加工具と工作物間の熱変位を補正する
必要がある。
研削盤の概略図である。図3において、1はベッド、2
はベッド1上に移動可能に設けたワークテーブルであ
り、このワークテーブル2上には工作物Wがセットさ
れ、さらに非接触の変位センサ3a,3bが設置されて
いる。また、4はベッド1上に移動可能に設置したコラ
ムであり、このコラム4のワークテーブル2と対向する
側面には主軸ヘッド5が上下移動可能に取り付けられて
いる。主軸ヘッド5の主軸5aには、工作物Wの前加工
溝wを研削する砥石6が取り付けられている。
削を開始する前にワークテーブル2をコラム4側へ予め
設定された量移動した後、主軸ヘッド5を下降動作させ
て、研削砥石6の周縁を図4に示すように変位センサ3
a,3b間に位置させる。これにより各変位センサ3
a,3bは、これにそれぞれ対向する砥石側面との間隔
l1 ,l2 を検出し、この検出値の差(l1 −l2 )か
ら主軸5aの熱変位量を求める。その後、熱変位量がゼ
ロ、すなわち砥石幅中心と変位センサ3a,3b間の中
心(工作物Wの前加工溝wの中心に相当)とが一致する
ようにワークテーブル2を図3の矢印方向に移動させる
ことにより、砥石とワークテーブルとの相対的位置を補
正する。そして、上述の位置補正サイクルが終了したな
らば、研削プログラムにしたがってワークテーブル2お
よび主軸ヘッド5を制御することにより、工作物Wの前
加工溝wを所定の寸法に加工する。
ような従来の熱変位補正方法では、その位置補正サイク
ルを研削盤の稼動中に一定の間隔、例えば工作物が所定
個数研削される毎に入れる方式を採用しているため、以
下に述べる問題がある。研削盤等の工作機械における熱
変位の変化率は、図5に示すように工作機械の稼動時間
がスタートしてからt1 になるまでの初期段階で大き
く、そして、可動部分の温度変化および潤滑油の温度変
化等が安定してくるt1 以上の稼動時間段階になると小
さくなって、熱変位補正の必要性が小さくなる。
を稼動開始からt1 の時間までの初期段階における熱変
位変化に適合させて設定すると、位置補正サイクルの投
入間隔が短かくなり、この補正サイクル間隔は熱変位補
正の必要性が大きい稼動初期の段階での研削加工には好
適となるが、熱変位が安定化して熱変位補正の必要性が
小さくなった段階では不必要に位置補正サイクルが入る
ため、工作機械の工作物加工にかかるトータルのサイク
ルタイムが増大し、工作機械の加工能率が低下してしま
う。
動段階の熱変位変化に適合させて位置補正サイクルの投
入間隔を設定した場合には、稼動初期段階での熱変位補
正が不十分となって工作物の加工精度が悪化し、製品歩
留りが低下することになる。本発明は、上記のような問
題を解決するものであり、工作機械の工作物加工に要す
るトータルサイクルタイムを短縮し、加工能率を向上で
きる工作機械の熱変位補正方法を提供することを目的と
する。
に本発明は、工作機械が起動してからの稼動時間を第2
のタイマにより計数し、前記第2のタイマにより計数さ
れる計数値が予め定めた設定時間(T2)に達するまでの間
は前記工作機械の熱変位補正サイクルを短かい間隔で投
入し、前記稼動時間が前記設定時間を越えた段階では前
記工作機械の熱変位補正サイクルを長い間隔で投入する
とともに、一つの工作物の加工終了から次の工作物の加
工開始までの時間を第1 のタイマにより計数し、前記第
1のタイマにより計数される計数値と予め定めた設定時
間(T1)とを比較する比較手段と、前記第1のタイマによ
り計数される計数値が前記設定時間(T1)を越えた場合
は、前記第2のタイマにより計数される計数値をリセッ
トするリセット手段を備えたものである。
の稼動時間を第2のタイマによって計数し、前記第2の
タイマにより計数される計数値が予め定められた設定時
間T2に達するまでの問、即ち工作機械の熱変位率が大
きい稼動開始時間の初期段階では、前記熱変位補正サイ
クルを、例えば数個の工作物が加工される短い間隔で投
入し、そして、工作機械の稼働時間が前記設定時間T2
を越えた安定稼動段階、即ち工作機械の熱変位率が小さ
くなる安定稼動段階では、前記熱変位補正サイクルを、
例えば10個程度の工作物が加工される長い間隔で投入
するとともに、一つの工作物の加工終了から次の工作物
の加工開始までの時間を第1のタイマにより計数した計
数値と、予め定めた設定時間T1(工作物の取り付け、
取り外し等に費やされる加工準備時間に相当)とを比較
して、前記第1のタイマにより計数した計数値が設定時
間T1を越えた場合は、機械の故障、その他で使用でき
ない遊休時間があり熱変位が元に戻ったと判断して、前
記第2のタイマによって計数される計数値をリセット
し、再度この計数値が予め定められた設定時間T2に達
するまでの間は前記熱変位補正サイクルを短い間隔で投
入するようにしたもので、これにより、工作物の加工精
度を向上するとともに、工作機械の工作物加工に要する
トータルサイクルタイムを短縮し、加工能率を向上する
ことができる。
1は本発明方法を適用した研削盤の熱変位補正装置の全
体の構成図である。図1において、10は研削盤、20
は研削盤を制御する数値制御装置である。研削盤10
は、不図示のベッド上にY軸方向に移動可能に設けた砥
石台11と、不図示のベッド上にZ軸方向に移動可能に
設けたワークテーブル12を備え、砥石台11はサーボ
モータ13およびこれにより回転されるボールねじ14
によってY軸方向に移動され、ワークテーブル12はサ
ーボモータ15およびこれにより回転されるボールねじ
16によってZ軸方向に移動される。
びこの砥石111を回転駆動するモータ112を備え
る。ワークテーブル12上には、溝加工される工作物W
が載置され、この工作物Wは前加工溝wを有する。ま
た、ワークテーブル12上には、砥石121とワークテ
ーブル13間のZ軸方向の相対的熱変位量を検出する熱
変位検出ユニット17が設置されている。
ル12上に取り付けたチャネル状の支持部材171を備
え、この支持部材171の左右先端部には、砥石111
の幅寸法より大きい間隔を離して変位センサ17a,1
7bが対向設置されており、この変位センサ17a,1
7b間に砥石111の周縁を予め定めた位置で挿入する
ことにより、研削盤の熱変位による砥石とワークテーブ
ル間の相対的変位量を検出する。
る中央処理装置(以下CPUという)21、研削プログ
ラムおよび熱変位補正用プログラム等のデータを格納す
るメモリ22、変位センサ17a,17bで検出された
検出値から砥石とワークテーブル間の相対的熱変位量を
算出する演算部23、1つの工作物の研削終了から次の
工作物の研削開始までの時間を計数する第1のタイマ2
4、研削盤の運転起動後からの時間を計数する第2のタ
イマ25とから構成され、これらはCPU21に接続さ
れている。
26が接続されており、この操作盤26は、研削プログ
ラムなどを表示するCRT(陰極録音)27、電源オン
/オフボタン28、運転停止ボタン29、運転起動ボタ
ン30および研削サイクル起動ボタン31を備える。ま
た、CPU21には、それぞれの駆動回路32,33を
介して砥石台用サーボモータ13およびワークテーブル
用サーボモータ15が接続されている。
ートを参照して説明する。まず、ステップS1において
操作盤26上の電源オン/オフボタン28を操作して、
研削盤10,数値制御装置20の電源をオンする。次の
ステップS2では、操作盤26上の運動起動ボタン30
を操作することにより運転起動スイッチをオンする。こ
のオン信号がCPU21に取り込まれると、公知のクー
ラント供給装置,軸受油供給装置が駆動されて、研削盤
10は研削動作が可能な状態に移行する。そして、ステ
ップS3において第1および第2のタイマ24,25を
リセットしスタートさせるとともに、CPU21とメモ
リ22によりソフト的に構成される熱変位測定インター
バルカウンタ(不図示)の値Aを、A=A1+1に設定
する。ここで、A1は熱変位の補正の必要性が大きい研
削盤の稼動初期の段階における工作物の適正研削個数を
表わす第1の設定値で、例えば数個に相当し、そして、
この第1の設定値A1に+1する理由は、研削盤が休止
から運転を再開したときに必ず熱変位補正サイクルが入
るようにするためである。
削サイクル起動ボタン31を操作して研削サイクル起動
スイッチをオンする。このオン信号がCPU21に取り
込まれると、ステップS5において第1のタイマ24の
計数値が設定値T1以下か否かを判定する。この設定値
T1は、前の研削終了から次の研削開始までに工作物W
の加工のための準備や後始末に費やされる準備時間に相
当し、この設定値T1以上のときは研削盤の故障その他
で使用できない遊休時間と判定する。
以下か等しい場合はステップS6に移行して、第2のタ
イマ25の計数値が設定値T2(T2>T1)以下か等
しいかを判定する。この設定値T2は研削盤の可動部分
および潤滑油等の温度変化が安定して、図5に示すよう
に熱変位補正の必要性が小さくなる研削盤の稼動時間t
1 に相当する。
上であると判定されたときはステップS7に進み、第2
のタイマ25をリセットし再起動する。そして、次のス
テップS8において熱変位測定インターバルカウンタの
値Aを、A=A1+1に設定し、ステップS6へ進む。
ステップS6において、第2タイマ25の計数値が設定
値T2以下か等しいと判定されたときは、ステップS9
に移行して熱変位測定インターバルカウンタの値Aが第
1の設定値A1以下かを判定する。また、第2タイマ2
5の計数値が設定値T2以上であると判定されたときは
ステップS10に移行して熱変位測定インターバルカウ
ンタの値Aが第2の設定値A2以下かを判定する。ここ
で、設定値A2は研削盤の稼動時間が設定値T2以上と
なって熱変位の変化が比較的安定し、熱変位補正の必要
性が小となった段階における工作物の適正研削個数を表
わし、第1の設定値A1より大きい、例えば10個程度
の数に設定される。
ーバルカウンタの値Aが第1の設定値A1以下と判定さ
れたときはステップS14に進み、砥石111による工
作物Wの溝研削が実行される。また、熱変位測定インタ
ーバルカウンタの値Aが第1の設定値A1以上であると
判定されたときはステップS11に進み、熱変位測定が
行われる。
トさせることにより、サーボモータ15を駆動してワー
クテーブル12を図1の矢印Z1方向に移動させ、熱変
位検出ユニット17を予め決められた熱変位測定位置に
割出す。その後、砥石台11を図1の矢印Y1方向へ移
動させて砥石111の周縁部を位置決めされた変位セン
サ17a,17b間に挿入する。これにより、砥石11
1の両側面とこれに対向する変位センサ17a,17b
間の間隙l1 ,l2 を検出して、その検出信号を演算部
23に出力する。演算部23では、L=l1 −l2 の演
算を行うことにより、研削盤の熱変位により生じる砥石
111とワークテーブル12間の相対的熱変位量を算出
し、これをCPU21に出力する。
じた駆動信号(パルス)を駆動回路33を通してサーボ
モータ15に加えることにより、サーボモータ15を駆
動してワークテーブル12を図1の矢印Z1、またはZ
2方向に移動させ、両変位センサ17a,17bで検出
される信号が等しくなるようにワークテーブル12の位
置、すなわち熱変位量を補正する(ステップS12)。
測定インターバルカウンタの値Aをリセットし、ステッ
プS14の研削サイクルへ移行する。一方、ステップS
10において、熱変位測定インターバルカウンタの値A
が第2の設定値A2以下と判定されたときはステップS
14に進み、工作物Wの溝研削を行う。また、熱変位測
定インターバルカウンタの値Aが第2の設定値A2以上
であると判定されたときはステップS11に進み、この
ステップS11以下の処理を実行する。
wに対する研削加工が終了したかを判定する。研削が終
了したことが判定されると、ステップS16において熱
変位測定インターバルカウンタの値Aに+1する。その
後、ステップS17において第1タイマ24をリセット
し再スタートさせる。次のステップS18では運転起動
スイッチがオフされたかを判定し、オフされないときは
ステップS4に戻り、ステップS4以下の処理を実行す
る。また、運転起動スイッチがオフされたことが判定さ
れると、ステップS19に進み、電源をオフする。
0の運転起動により第1および第2のタイマ24,25
をスタートさせ、そして研削サイクル再開までの時間を
第1のタイマ24により計数して設定値T1と比較判定
し、その計数値が設定値T1以下のときは第2のタイマ
25により計数される研削盤10の稼動時間が設定値T
2になったか否かを判定し、また、第1のタイマ24の
計数値が設定値T1以上のときは第2のタイマ25をリ
セットし再スタートさせた後、その計数値が設定値T2
か否かを判定し、研削盤10の稼動時間が設定値T2以
下のときは、例えば数個の工作物Wが研削される毎に熱
変位補正サイクルを入れ、また、研削盤10の稼動時間
が設定値T2以上のときは、例えば10個程度の工作物
Wが研削される毎に熱変位補正サイクルを入れ、これに
より、熱変位補正の必要性が大きい稼動の初期段階と熱
変位補正の必要性が小さい安定段階に分けて、それぞれ
の熱変位補正サイクルの投入間隔を適正に設定するよう
にしたので、研削盤の工作物研削に要するトータルのサ
イクルタイムを短縮できるとともに研削能率も向上で
き、製品歩留りの良い高精度の研削が可能になる。
熱変位補正について説明したが、これに限らず、熱変位
が工作物の加工精度に影響を及ぼすその他の工作機械に
も同様に適用することができる。また、本発明方法は、
上記実施例に示す構成のものに限定されず、請求項に記
載した範囲を逸脱しない限り、種々に変形することがで
きる。
作機械が起動してからの稼動時間を第2のタイマによっ
て計数し、前記第2のタイマにより計数される計数値が
予め定められた設定時間T2に達するまでの問、即ち工
作機械の熱変位率が大きい稼動開始時間の初期段階で
は、前記熱変位補正サイクルを、例えば数個の工作物が
加工される短い間隔で投入し、そして、工作機械の稼働
時間が前記設定時間T2を越えた安定稼動段階、即ち工
作機械の熱変位率が小さくなる安定稼動段階では、前記
熱変位補正サイクルを、例えば10個程度の工作物が加
工される長い間隔で投入するとともに、一つの工作物の
加工終了から次の工作物の加工開始までの時間を第1の
タイマにより計数した計数値と、予め定めた設定時間T
1(工作物の取り付け、取り外し等に費やされる加工準
備時間に相当)とを比較して、前記第1のタイマにより
計数した計数値が設定時間T1を越えた場合は、機械の
故障、その他で使用できない遊休時間があり熱変位が元
に戻ったと判断して、前記第2のタイマによって計数さ
れる計数値をリセットし、再度この計数値が予め定めら
れた設定時間T2に達するまでの間は前記熱変位補正サ
イクルを短い間隔で投入するようにしたもので、これに
より、工作物の加工精度を向上するとともに、工作機械
の工作物加工に要するトータルサイクルタイムを短縮
し、加工能率を向上し、かつ製品歩留りの良い高精度の
加工ができるという効果がある。
を示す構成図である。
フローチャートである。
図である。
との関係を示す説明図である。
ラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 工作物を支持するワークテーブルと工作
物を加工する加工具間の相対的熱変位量を変位センサに
より検出し、この熱変位量に応じて前記ワークテーブル
および加工具の少なくとも一方を位置制御することによ
り熱変位を補正する補正サイクルを加工サイクル間に投
入する工作機械の熱変位補正方法において、前記工作機
械が起動してからの稼動時間を第2のタイマにより計数
し、前記第2のタイマにより計数される計数値が予め定
めた設定時間(T2)に達するまでの間は前記工作機械の熱
変位補正サイクルを短かい間隔で投入し、前記稼動時間
が前記設定時間を越えた段階では前記工作機械の熱変位
補正サイクルを長い間隔で投入するとともに、一つの工
作物の加工終了から次の工作物の加工開始までの時間を
第1 のタイマにより計数し、前記第1のタイマにより計
数される計数値と予め定めた設定時間(T1)とを比較する
比較手段と、前記第1のタイマにより計数される計数値
が前記設定時間(T1)を越えた場合は、前記第2のタイマ
により計数される計数値をリセットするリセット手段を
備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04040020A JP3102123B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04040020A JP3102123B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05237742A JPH05237742A (ja) | 1993-09-17 |
JP3102123B2 true JP3102123B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=12569225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04040020A Expired - Lifetime JP3102123B2 (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3102123B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4730357B2 (ja) * | 2007-08-31 | 2011-07-20 | ダイキン工業株式会社 | スクリューロータ加工方法及び加工装置 |
JP2009125905A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd | 基板加工機の運転制御方法 |
JP5052406B2 (ja) * | 2008-05-12 | 2012-10-17 | アイダエンジニアリング株式会社 | 下死点位置補正制御手段を備えたプレス機械 |
JP5883264B2 (ja) * | 2011-10-06 | 2016-03-09 | 株式会社ツガミ | 工作機械、制御装置、プログラム及び工作機械による加工方法 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP04040020A patent/JP3102123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05237742A (ja) | 1993-09-17 |
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