JP3221688B2 - NC machine with automatic thermal displacement correction means - Google Patents

NC machine with automatic thermal displacement correction means

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JP3221688B2
JP3221688B2 JP10904491A JP10904491A JP3221688B2 JP 3221688 B2 JP3221688 B2 JP 3221688B2 JP 10904491 A JP10904491 A JP 10904491A JP 10904491 A JP10904491 A JP 10904491A JP 3221688 B2 JP3221688 B2 JP 3221688B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ビルトイン構造のモ−
タを有する工作機械用主軸の熱膨張による変位量を補正
する手段を有するNC工作装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a module having a built-in structure.
More specifically, the present invention relates to an NC machine having means for correcting a displacement amount of a machine tool spindle having thermal expansion due to thermal expansion.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に示すように、ビルトイン構造のモ
−タ30を有する主軸1を有する従来のNC工作装置で
は、前記主軸1の中央部にモータ30のロータ2が直接
取り付けられ、主軸1を保持するケース6内側にはモー
タ30のステータ7が取り付けられている。また、主軸
1の片端にはチャック3を介して工具4が取り付けら
れ、その工具4によってテーブル18上のワーク19を
加工するようになっている。主軸1のケース6全体はケ
ース6下面に取り付けられたボールネジナット8に螺合
されたボールネジ9をサーボモータ10で駆動すること
によって、主軸1のスラスト方向に移動可能となってい
る。このサーボモータ10は数値制御装置20からの位
置指令に基づき、位置決め制御手段15を介して数値制
御される。また、数値制御装置20からは主軸1の速度
指令が出力され主軸モ−タ制御手段12を介して主軸1
の回転速度を数値制御している。主軸ケース6内側のス
テータ7には温度検出手段11が内蔵してあり、モ−タ
30の温度を検出し、ある一定の温度を越えるとモ−タ
30の保護手段13が働き、モ−タを保護するようにな
っている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 5, in a conventional NC machine having a spindle 1 having a motor 30 of a built-in structure, a rotor 2 of a motor 30 is directly attached to a central portion of the spindle 1, and The stator 7 of the motor 30 is attached to the inside of the case 6 that holds the motor 1. A tool 4 is attached to one end of the spindle 1 via a chuck 3, and the tool 4 processes a work 19 on a table 18. The entire case 6 of the main shaft 1 can be moved in the thrust direction of the main shaft 1 by driving a ball screw 9 screwed to a ball screw nut 8 attached to the lower surface of the case 6 by a servomotor 10. The servomotor 10 is numerically controlled through a positioning control means 15 based on a position command from a numerical control device 20. Also, a speed command of the spindle 1 is output from the numerical controller 20 and the spindle 1 is transmitted through the spindle motor control means 12.
Numerical control of the rotation speed of The stator 7 inside the main shaft case 6 has a built-in temperature detecting means 11 for detecting the temperature of the motor 30, and when the temperature exceeds a certain temperature, the protecting means 13 of the motor 30 is activated. Is designed to protect.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ビルトイン構造のモ−
タ30を有する主軸1では、主軸1とモ−タ30が一体
となりコンパクトであるがモ−タ30のロータ2とステ
ータ7が主軸1の周囲に配置されているため、モ−タ運
転時の熱が主軸1に伝わり主軸1が熱膨張する。図5に
示すように、主軸1が破線のようにスラスト方向に熱膨
張すると、通常モ−タ30が常温のときにあらかじめ設
定された移動量Zに対して実際に必要な移動量はZ′と
なり、Z−Z′分の誤差が生じ加工精度が悪化する。
SUMMARY OF THE INVENTION A module having a built-in structure
In the main shaft 1 having the motor 30, the main shaft 1 and the motor 30 are integrated and compact. However, since the rotor 2 and the stator 7 of the motor 30 are arranged around the main shaft 1, the main shaft 1 has Heat is transmitted to the main shaft 1 and the main shaft 1 thermally expands. As shown in FIG. 5, when the main shaft 1 thermally expands in the thrust direction as indicated by the broken line, the movement amount actually required is Z 'with respect to the movement amount Z set in advance when the normal motor 30 is at room temperature. And an error corresponding to ZZ 'occurs, thereby deteriorating the processing accuracy.

【0004】このように、ビルトインモータの主軸1は
ステータ7、ロータ2の発生熱が主軸1に伝わり、主軸
1の熱膨張による移動量の誤差は、このままこれを補正
しなければ加工精度を悪化させるという課題がある。
As described above, the heat generated by the stator 7 and the rotor 2 is transmitted to the main shaft 1 of the main shaft 1 of the built-in motor. There is a problem to make it.

【0005】本発明は、従来のビルトインモータの主軸
を有するNC工作装置のこのような課題を考慮し、特別
な装置を付加することなく簡単に機能し、故に低コスト
で、ワーク加工精度が安定し、しかも自動的に熱補正が
行われるため無人化にも有効である自動熱変位手段付N
C工作装置を提供することを目的とする。
[0005] The present invention takes into account such problems of the conventional NC machine tool having a main shaft of a built-in motor, and functions easily without adding a special device. In addition, automatic thermal displacement is automatically performed.
It is intended to provide a C machine tool.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、ビルトイン構
造のモ−タを有する主軸の回転速度及び、前記主軸の位
置を指令する主制御手段と、前記回転速度指令に基づき
前記モ−タの速度を制御する主軸モ−タ制御手段と、前
記位置指令に基づき前記主軸の位置を制御する位置決め
制御手段と、前記モ−タの温度を検出する温度検出手段
と、その検出された温度信号に基づき、前記モ−タを保
護する保護手段とを有するNC工作装置において、前記
温度検出手段で検出された温度信号を入力し、それに基
づき前記主制御手段からの位置指令を補正する自動熱変
位補正手段を備え、 前記自動熱変位補正手段は、前記温
度検出手段で検出された温度と室温との差を伝達関数に
より前記主軸と前記室温との温度差に変換し、さらに、
前記温度差を変換関数により前記主軸の相対熱膨張量に
変換して出力することを特徴とする自動熱変位補正手段
付NC工作装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a built-in structure.
The rotational speed of a spindle having a built-in motor and the position of the spindle
Main control means for instructing the rotation, based on the rotation speed command
Spindle motor control means for controlling the speed of the motor;
Positioning that controls the position of the spindle based on the position command
Control means and temperature detecting means for detecting the temperature of the motor
And the motor is maintained based on the detected temperature signal.
An NC machine having protection means for protecting
Input the temperature signal detected by the temperature detection means, and
Automatic heat change to correct the position command from the main control means
Position correction means, wherein the automatic thermal displacement correction means
The difference between the temperature detected by the temperature detection means and room temperature is used as the transfer function.
Converting into a temperature difference between the main shaft and the room temperature,
The temperature difference is converted into a relative thermal expansion amount of the main shaft by a conversion function.
Automatic thermal displacement correction means characterized by converting and outputting
It is an NC machine tool.

【0007】[0007]

【作用】本発明においては、自動熱変位補正手段がモ−
タの温度を入力し位置補正値を出力するにあたり、あら
かじめ例えば室温をパラメータとして入力しておき室温
と主軸の温度との差を求めて位置補正値を得、それを主
制御手段から出力された位置指令に加算し、この補正さ
れた位置指令を入力として位置決め制御手段によって主
軸の位置が補正される。
According to the present invention, the automatic thermal displacement compensating means is a motor.
When inputting the temperature of the data and outputting the position correction value, for example, the room temperature was previously input as a parameter, and the difference between the room temperature and the temperature of the spindle was obtained to obtain the position correction value, which was output from the main control means. The corrected position command is added to the position command, and the position of the main shaft is corrected by the positioning control means using the corrected position command as an input.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は、本発明にかかる自動熱変位補正手
段付NC工作装置の一実施例の正面からみた略示断面図
である。即ち、主軸1の中央部にはモ−タ30のロータ
2、片端にはチャック3を介して工具4が取り付けられ
ている。主軸1はケース6にベアリング5を介して、ロ
ータ2、チャック3、工具4と共に回転するように取り
付けられ、また、ケース6の内側にはモ−タ30のステ
ータ7が取り付けられ、ビルトインモータ30を有する
主軸1を構成している。ケース6は主軸1のスラスト方
向に移動可能で、ケース6に取り付けられたボールネジ
ナット8に螺合されたボールネジ9をサーボモータ10
により駆動している。また、ステータ7にはサーミスタ
等の温度検出手段11が内蔵されステータ7の温度、ひ
いてはロータ2及び主軸1の温度を検出するようになっ
ている。主軸モ−タ制御手段12はその検出されたステ
ータ温度を入力し、ある一定の温度を越えると内蔵する
保護手段13によって駆動電圧を0にする等してモ−タ
30を保護するものである。主制御手段14は速度指令
を主軸モ−タ制御手段12に送り、主軸1の回転速度を
制御する手段である。また、主制御手段14は位置指令
を位置補正値の加算器17を経由して位置決め制御手段
15に送るようになっている。位置決め制御手段15は
主制御手段14からの位置指令に従い、サーボモータ1
0の位置フィードバック信号に基づき、サーボモータ1
0によって主軸1の位置を制御する手段である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an NC machining apparatus with automatic thermal displacement correcting means according to the present invention, as viewed from the front. That is, the rotor 2 of the motor 30 is mounted at the center of the main shaft 1, and the tool 4 is mounted at one end via the chuck 3. The main shaft 1 is mounted on a case 6 via bearings 5 so as to rotate together with the rotor 2, the chuck 3, and the tool 4. The stator 7 of the motor 30 is mounted inside the case 6, and a built-in motor 30 is provided. Is constituted. The case 6 is movable in the thrust direction of the main shaft 1, and a ball screw 9 screwed to a ball screw nut 8 attached to the case 6 is connected to a servo motor 10.
It is driven by. The stator 7 has a built-in temperature detecting means 11 such as a thermistor for detecting the temperature of the stator 7, that is, the temperatures of the rotor 2 and the main shaft 1. The spindle motor control means 12 receives the detected stator temperature, and when the temperature exceeds a certain temperature, protects the motor 30 by, for example, setting the drive voltage to 0 by a built-in protection means 13. . The main control means 14 is a means for sending a speed command to the main spindle motor control means 12 to control the rotation speed of the main spindle 1. The main control means 14 sends the position command to the positioning control means 15 via the position correction value adder 17. The positioning control means 15 responds to a position command from the main control means 14 and
0 based on the position feedback signal of 0
This is a means for controlling the position of the main shaft 1 by 0.

【0010】上記温度検出手段11の出力信号は主制御
手段14に内蔵された自動熱変位補正手段16にも入力
されている。自動熱変位補正手段16は検出されたステ
ータ7の温度に基づいて主軸1の熱変位による位置補正
値を演算する。この熱変位による位置補正値は工具長補
正値と加算され、位置補正値として加算器17に入力さ
れる。加算器17は、主制御手段14から出力される位
置指令と、加算器17に入力された前記位置補正値とを
加算して補正された位置指令を、位置決め制御手段15
に出力するようになっている。また、加工すべきワーク
19はテーブル18に保持されている。
The output signal of the temperature detecting means 11 is also inputted to an automatic thermal displacement correcting means 16 built in the main control means 14. The automatic thermal displacement correcting means 16 calculates a position correction value based on the thermal displacement of the main shaft 1 based on the detected temperature of the stator 7. The position correction value due to the thermal displacement is added to the tool length correction value and input to the adder 17 as a position correction value. The adder 17 adds the position command output from the main control unit 14 and the position correction value input to the adder 17 and outputs a corrected position command to the positioning control unit 15.
Output. The work 19 to be processed is held on a table 18.

【0011】図2は、上記自動熱変位補正手段16の演
算内容を説明するためのブロック図である。室温θrは
あらかじめパラメータとして入力される。ステータ温度
θsは図1の温度検出手段11により検出されたステー
タ温度である。パラメータとして入力した室温θrとス
テータ温度θsとの温度差Δθは伝達関数G(s)21
により主軸1と室温θrとの温度差Δθ′に変換され有
効/無効判定回路22に入力される。有効/無効判定回
路22は主軸1と室温θrとの温度差Δθ′の絶対値が
ある一定値より大きいか小さいか判断し、大きい場合は
有効信号を、小さい場合は無効信号を補正実行制御部2
4に送る。また、主軸1と室温θrとの温度差Δθ′
を、ある関数f(Δθ′)23に入力し、主軸1の相対
熱膨張量ΔZに変換する。補正実行制御部24は前記の
有効/無効信号に基づき主軸の相対熱膨張量ΔZの値
を、有効信号の場合はΔZそのままの値を、無効信号の
場合は0を値とする熱変位による位置補正値を出力する
手段である。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the calculation contents of the automatic thermal displacement correcting means 16. The room temperature θr is input in advance as a parameter. The stator temperature θs is the stator temperature detected by the temperature detecting means 11 in FIG. The temperature difference Δθ between the room temperature θr and the stator temperature θs input as a parameter is the transfer function G (s) 21
Is converted into a temperature difference Δθ ′ between the spindle 1 and the room temperature θr, and is input to the validity / invalidity determination circuit 22. The validity / invalidity determination circuit 22 determines whether the absolute value of the temperature difference Δθ ′ between the main shaft 1 and the room temperature θr is larger or smaller than a certain value. 2
Send to 4. Further, a temperature difference Δθ ′ between the main shaft 1 and the room temperature θr
Is input to a certain function f (Δθ ′) 23 and converted into a relative thermal expansion amount ΔZ of the main shaft 1. The correction execution control unit 24 determines the value of the relative thermal expansion amount ΔZ of the spindle based on the valid / invalid signal, the value of ΔZ as it is in the case of the valid signal, and 0 as the value in the case of the invalid signal. This is a means for outputting a correction value.

【0012】次に、本発明の動作に付いて説明する。Next, the operation of the present invention will be described.

【0013】最初、主制御手段14には加工に必要な情
報が入力されているとする。この時自動熱変位補正手段
16のパラメータを室温θrに設定する。次に加工すべ
きワーク19をテーブル18上に取り付け、自動熱変位
補正手段付NC工作装置で加工を開始するとする。前記
自動熱変位補正手段付NC工作装置が運転を始めると、
主制御手段14は主軸モ−タ制御手段12に速度指令を
出力する。この主軸モ−タ制御手段12はモ−タ30の
ステータ7に駆動電圧を出力する。そうすると、モ−タ
30のロータ2は回転し、このロータ2と一体になって
いる主軸1も回転する。そして主軸1にチャック3を介
して取り付けられている工具4も同じく回転する。ま
た、もし前記モ−タ30が運転中に、何かの原因でステ
ータ7の温度が一定値を越えたとする。このときステー
タ7に内蔵されている温度検出手段11の検出したステ
ータ温度は保護手段13に入力されているので、この検
出されたステータ温度に基づいて、保護手段13は主軸
モ−タ制御手段12にモ−タを保護すべき信号を出力す
る。そして主軸モ−タ制御手段12はモ−タ30に出力
している駆動電圧を0にする等してモ−タ30を保護す
る。また、主制御手段14は位置決め制御手段15に位
置指令を出力する。位置指令を受けた位置決め制御手段
15はサーボモータ10の位置フィードバック信号に基
づいて、サーボモータ10の駆動電圧を制御する。この
サーボモータ10が駆動してボールネジ9が回転する
と、このボールネジ9に螺合されたボールネジナット8
は主軸1のスラスト方向に移動する。そうすると、この
ボールネジナット8はケース6に取り付けられているの
で、主軸1及び工具4も同じように移動する。このと
き、工具4がワーク19まで移動するのに必要な距離を
Zとする。
First, it is assumed that information necessary for processing is input to the main control means 14. At this time, the parameter of the automatic thermal displacement correction means 16 is set to the room temperature θr. Next, it is assumed that the work 19 to be processed is mounted on the table 18 and the processing is started by the NC machine having the automatic thermal displacement correcting means. When the NC machine with automatic thermal displacement correction means starts operating,
The main control means 14 outputs a speed command to the spindle motor control means 12. The spindle motor control means 12 outputs a drive voltage to the stator 7 of the motor 30. Then, the rotor 2 of the motor 30 rotates, and the main shaft 1 integrated with the rotor 2 also rotates. The tool 4 attached to the main shaft 1 via the chuck 3 also rotates. Also, suppose that the temperature of the stator 7 exceeds a certain value for some reason while the motor 30 is operating. At this time, since the stator temperature detected by the temperature detecting means 11 built in the stator 7 is input to the protection means 13, the protection means 13 is controlled by the spindle motor control means 12 based on the detected stator temperature. And outputs a signal to protect the motor. The spindle motor control means 12 protects the motor 30 by, for example, setting the drive voltage output to the motor 30 to zero. Further, the main control means 14 outputs a position command to the positioning control means 15. The positioning control means 15 having received the position command controls the drive voltage of the servomotor 10 based on the position feedback signal of the servomotor 10. When the servo motor 10 is driven and the ball screw 9 rotates, the ball screw nut 8 screwed to the ball screw 9
Moves in the thrust direction of the main shaft 1. Then, since the ball screw nut 8 is attached to the case 6, the main shaft 1 and the tool 4 move similarly. At this time, the distance required for the tool 4 to move to the work 19 is defined as Z.

【0014】このようにして、自動熱変位補正手段付N
C工作装置を運転していると、モ−タ30のステータ7
の温度が上昇してくる。そうするとステータ7に接近し
ているロータ2及び主軸1の温度も上昇し、主軸1は図
1に示す破線のように膨張する。従って、主軸1の片端
に取り付けている工具4の位置も変化するため、工具4
がワーク19まで移動するのに必要な本当の距離はZ′
である。
In this manner, the automatic thermal displacement correcting means N
When operating the C machine tool, the stator 7 of the motor 30
Temperature rises. Then, the temperatures of the rotor 2 and the main shaft 1 approaching the stator 7 also increase, and the main shaft 1 expands as shown by a broken line in FIG. Therefore, the position of the tool 4 attached to one end of the spindle 1 also changes, so that the tool 4
The actual distance required to move to work 19 is Z '
It is.

【0015】このとき、モ−タ30のステータ7に内蔵
された温度検出手段11が検出したステータ温度θs
は、自動熱変位補正手段16に入力される。そして自動
熱変位補正手段16はこの検出されたステータ温度θs
と、最初に設定したパラメータ室温θrから演算を行
い、算出した熱変位による位置補正値を出力する。この
熱変位による位置補正値に工具長補正値を加算して位置
補正値とし、これを加算器17の入力とする。加算器1
7は主制御手段14から出力された位置指令と、前記位
置補正値を加算して位置指令を補正する。次に位置決め
制御手段15はこの補正された位置指令に基づいてサー
ボモータ10の駆動電圧を制御する。そしてサーボモー
タ10はボールネジ9を回転させ、ボールネジ9はボー
ルネジナット8を移動させる。そうすると、このボール
ネジナット8はケース6に取り付けられているので、こ
のケース6に取り付けられた主軸1、及び主軸1に取り
付けられた工具4も移動する。このようにして工具4
は、補正された距離Z′だけ移動する。
At this time, the stator temperature θs detected by the temperature detecting means 11 built in the stator 7 of the motor 30
Is input to the automatic thermal displacement correction means 16. Then, the automatic thermal displacement correcting means 16 calculates the detected stator temperature θs
Is calculated from the initially set parameter room temperature θr, and a position correction value based on the calculated thermal displacement is output. A tool length correction value is added to the position correction value due to the thermal displacement to obtain a position correction value, which is input to the adder 17. Adder 1
Numeral 7 corrects the position command by adding the position command output from the main control means 14 and the position correction value. Next, the positioning control means 15 controls the drive voltage of the servomotor 10 based on the corrected position command. Then, the servo motor 10 rotates the ball screw 9, and the ball screw 9 moves the ball screw nut 8. Then, since the ball screw nut 8 is attached to the case 6, the spindle 1 attached to the case 6 and the tool 4 attached to the spindle 1 also move. Thus, tool 4
Moves by the corrected distance Z '.

【0016】次に自動熱変位補正手段16の動作を図2
によって説明する。上記のように自動熱変位補正手段1
6には、あらかじめパラメータとして室温θrを入力し
ておく。モ−タ30が運転すると温度検出手段11で検
出されたステータ温度θsが自動熱変位補正手段16に
入力され、ステータ温度θsとパラメータ室温θrとの
温度差Δθ=θsーθrを算出する。
Next, the operation of the automatic thermal displacement correction means 16 will be described with reference to FIG.
It will be explained by. Automatic thermal displacement correction means 1 as described above
The room temperature θr is input in advance to 6 as a parameter. When the motor 30 operates, the stator temperature .theta.s detected by the temperature detecting means 11 is input to the automatic thermal displacement correcting means 16, and the temperature difference .DELTA..theta. =. Theta.s-.theta.r between the stator temperature .theta.s and the parameter room temperature .theta.r is calculated.

【0017】次に、Δθを入力としてG(s)なる伝達
関数21を通し、主軸の温度と室温θrとの温度差Δ
θ′を求める。
Next, a temperature difference Δ between the temperature of the main shaft and the room temperature θr is passed through a transfer function 21 G (s) with Δθ as an input.
Find θ ′.

【0018】通常、G(s)は (∵Tは時定数) で表される1次遅れ要素である。Generally, G (s) is (ΔT is a time constant).

【0019】このΔθ′を有効/無効判定回路22に入
力し、Δθ′の絶対値がある一定値より大きいか小さい
か判定し、大きい場合は有効信号を、小さい場合は無効
信号を、補正実行制御部24へ送る。小さな場合はむし
ろ補正しない方が制御の遅れなどの点から良い場合もあ
るからである。
This Δθ ′ is input to the validity / invalidity determination circuit 22 to determine whether the absolute value of Δθ ′ is larger or smaller than a certain value. Send to control unit 24. This is because, in a small case, it may be better not to make correction in terms of control delay and the like.

【0020】また、Δθ′をある関数f(Δθ′)23
に入力し、主軸の相対熱膨張量ΔZを算出する。 通
常、f(Δθ′)は ΔZ=f(Δθ′)=k・Δθ′ (∵kは時定数) で表される。 (ΔZ≒Z−Z′) 次に、補正実行制御部24では、上記の有効/無効信号
に基づき、有効信号の場合はΔZそのままの値を、無効
信号の場合は0の値を熱変位による位置補正値として出
力する。
Further, Δθ ′ is converted to a certain function f (Δθ ′) 23
To calculate the relative thermal expansion amount ΔZ of the main shaft. Usually, f (Δθ ′) is represented by ΔZ = f (Δθ ′) = k · Δθ ′ (∵k is a time constant). (ΔZ ≒ Z−Z ′) Next, based on the above-mentioned valid / invalid signal, the correction execution control unit 24 calculates the value of ΔZ as it is in the case of a valid signal and the value of 0 in the case of an invalid signal by thermal displacement. Output as a position correction value.

【0021】有効/無効判定回路22が有効信号を出力
した場合、 加算器17では主制御手段14が出力した
位置指令と、上記補正実行制御部24が出力した熱変位
による位置補正値に工具長補正値を加算して得た位置補
正値とを加算(図1参照)して、室温θrの時の移動量
Zと、主軸1のステータ温度θsの時の移動量Z′との
誤差を解消した補正済み位置指令を位置決め制御手段1
5に出力する。
When the valid / invalid determination circuit 22 outputs a valid signal, the adder 17 adds the tool length to the position command output from the main control means 14 and the position correction value based on the thermal displacement output from the correction execution control unit 24. By adding the position correction value obtained by adding the correction value (see FIG. 1), the error between the movement amount Z at the room temperature θr and the movement amount Z ′ at the stator temperature θs of the spindle 1 is eliminated. The corrected position command that has been corrected
5 is output.

【0022】位置決め制御手段15は、補正された位置
指令に基づいてサーボモータ10に駆動信号を出力し、
サーボモータ10はケース6従って主軸1の片端に取り
付けられた工具4の移動量の熱変位の誤差を補正して正
しく駆動する。
The positioning control means 15 outputs a drive signal to the servomotor 10 based on the corrected position command,
The servomotor 10 corrects the error of the thermal displacement of the moving amount of the tool 4 attached to one end of the main shaft 1 by the case 6 and thus drives the servomotor 10 correctly.

【0023】また、位置補正値は工具長補正値に加算す
るのではなく、他の補正値、例えばワーク座標系シフト
値などに加算してもよい。
Further, the position correction value may not be added to the tool length correction value but may be added to another correction value, for example, a work coordinate system shift value.

【0024】自動熱変位補正手段16の伝達関数G
(s)、及び温度差Δθ′を主軸の相対熱膨張量ΔZに
変換する関数f(Δθ′)は実施例以外のものでもよ
い。
The transfer function G of the automatic thermal displacement correction means 16
(S) and the function f (Δθ ′) for converting the temperature difference Δθ ′ into the relative thermal expansion amount ΔZ of the main shaft may be other than those of the embodiment.

【0025】有効/無効判定回路22を無くして、微小
な温度差の場合も位置補正していく方法も考えられる。
A method is also conceivable in which the valid / invalid determination circuit 22 is eliminated and the position is corrected even in the case of a small temperature difference.

【0026】位置の補正値が極端に大きくならない様
に、上限値の判定を行い、それを越えるとその上限補正
値で補正をするようにしてもよい。
The upper limit value may be determined so that the position correction value does not become extremely large, and if it exceeds the upper limit value, the correction may be performed using the upper limit correction value.

【0027】なお、切削油等による冷却作用を補正要素
として温度差Δθ′に加算してもよい。すなわち図3
は、切削油等による冷却作用の効果を補正する場合の自
動熱変位補正手段16のブロック図の一部である。伝達
関数G1(s)25は上記実施例の伝達関数G(s)2
1と同じものである。伝達関数G1(s)25の出力で
ある温度差Δθ′に、切削油等による冷却作用の補正関
数f(n)26を発生させ、伝達関数G2(s)27に
入力しその出力Δθ1を加算してΔθ2とし、有効/無効
判定回路22に入力するものである。
The cooling effect of the cutting oil or the like may be added to the temperature difference Δθ 'as a correction factor. That is, FIG.
Is a part of a block diagram of the automatic thermal displacement correcting means 16 for correcting the effect of the cooling action by cutting oil or the like. The transfer function G1 (s) 25 is the transfer function G (s) 2 of the above embodiment.
Same as 1. A correction function f (n) 26 for the cooling effect of the cutting oil or the like is generated to the temperature difference Δθ ′ which is the output of the transfer function G1 (s) 25, and the correction function f (n) 26 is input to the transfer function G2 (s) 27 and the output Δθ1 is added. Δθ2 is input to the validity / invalidity determination circuit 22.

【0028】また、別に室温を検出できるように温度検
出手段を室内に設けて、室温を検出するように構成して
もよい。このとき、図4に示すように自動熱変位補正手
段16の演算のブロック図の一部を変更して、検出され
た室温θgは伝達関数G3(s)28でワーク等の温度と
パラメータθrとの温度差Δθ2に変換され、ある関数
f(Δθ2)29で主軸のスラスト方向の補正値ΔZ1と
して出力される。出力された補正値ΔZ1は主軸膨張量
ΔZに加算されΔZ2となり、補正実行制御部24に入
力される。
A temperature detecting means may be provided in the room so that the room temperature can be detected separately, and the room temperature may be detected. At this time, as shown in FIG. 4, a part of the block diagram of the operation of the automatic thermal displacement correcting means 16 is changed, and the detected room temperature θg is calculated by using the transfer function G3 (s) 28 as the temperature of the workpiece or the like and the parameter θr. , And is output as a correction value ΔZ1 in the thrust direction of the main shaft by a certain function f (Δθ2) 29. The output correction value ΔZ1 is added to the spindle expansion amount ΔZ to become ΔZ2, which is input to the correction execution control unit 24.

【0029】また、主軸の温度を求めるのにステータの
温度ではなく、例えば主軸の温度を直接検出するように
してもよい。
In order to determine the temperature of the main shaft, the temperature of the main shaft, for example, may be directly detected instead of the temperature of the stator.

【0030】また、最初に自動熱変位補正手段16に入
力するパラメータは室温以外の、例えばNC工作装置本
体の温度とか、ある定まった一定値とかが考えられる。
The parameters initially input to the automatic thermal displacement correcting means 16 may be other than room temperature, such as the temperature of the main body of the NC machine, or a certain fixed value.

【0031】また、本発明の自動熱変位補正手段付NC
工作装置は、上記のような機能を備えた専用のハード回
路の他に、マイクロコンピュータによってソフトウェア
的に実現してももちろんよい。
Further, the NC with automatic thermal displacement correcting means of the present invention
The machine tool may be realized by software using a microcomputer in addition to the dedicated hardware circuit having the above functions.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる自動
熱変位補正手段付NC工作装置は、温度検出手段で検出
された温度信号を入力し、それに基づき主制御手段から
の位置指令を補正する自動熱変位補正手段を備えている
ので、モ−タの発生熱によって主軸が膨張して移動量に
誤差が生じて加工精度が悪化するのを防止し、特別な装
置を付加する必要がないので低コストで簡単に機能し、
加工精度が安定し、自動的に補正が行われるので無人化
に有効という長所を有する。
As described above, the NC machining apparatus with the automatic thermal displacement correcting means according to the present invention inputs the temperature signal detected by the temperature detecting means and corrects the position command from the main control means based on the input. The automatic thermal displacement correction means prevents the spindle from expanding due to the heat generated by the motor, causing an error in the amount of movement, thereby preventing the machining accuracy from deteriorating. It is not necessary to add a special device. Easy to operate at low cost,
The processing accuracy is stable and the correction is performed automatically, so that it has an advantage that it is effective for unmanned operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかる自動熱変位補正手段付NC工作
装置の一実施例の略示断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an NC machining apparatus with automatic thermal displacement correcting means according to the present invention.

【図2】同実施例の自動熱変位補正手段の演算内容のブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of calculation contents of an automatic thermal displacement correcting means of the embodiment.

【図3】別の実施例の自動熱変位補正手段の演算内容の
1部のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a part of calculation contents of an automatic thermal displacement correcting means according to another embodiment.

【図4】他の別の実施例の自動熱変位補正手段の演算内
容の1部のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a part of the calculation contents of an automatic thermal displacement correcting means according to another embodiment.

【図5】従来のビルトインモータ構造の主軸を有したN
C工作装置の略示断面図である。
FIG. 5 shows an N type having a main shaft of a conventional built-in motor structure.
It is a schematic sectional drawing of C machine tool.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主軸 11 温度検出手段 12 主軸モ−タ制御手段 13 保護手段 14 主制御手段 15 位置決め制御手段 16 自動熱変位補正手段 30 モ−タ REFERENCE SIGNS LIST 1 spindle 11 temperature detection means 12 spindle motor control means 13 protection means 14 main control means 15 positioning control means 16 automatic thermal displacement correction means 30 motor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−169213(JP,A) 特開 昭63−6604(JP,A) 特開 昭63−126010(JP,A) 特開 平4−30941(JP,A) 特開 平4−8452(JP,A) 実開 平3−26404(JP,U) 実開 昭60−127848(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 15/00 - 15/28 G05B 19/18 - 19/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-169213 (JP, A) JP-A-63-6604 (JP, A) JP-A-63-126010 (JP, A) JP-A-4- 30941 (JP, A) JP-A-4-8452 (JP, A) JP-A-3-26404 (JP, U) JP-A-60-127848 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 15/00-15/28 G05B 19/18-19/46

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ビルトイン構造のモ−タを有する主軸の
回転速度及び、前記主軸の位置を指令する主制御手段
と、前記回転速度指令に基づき前記モ−タの速度を制御
する主軸モ−タ制御手段と、前記位置指令に基づき前記
主軸の位置を制御する位置決め制御手段と、前記モ−タ
の温度を検出する温度検出手段と、その検出された温度
信号に基づき、前記モ−タを保護する保護手段とを有す
るNC工作装置において、前記温度検出手段で検出され
た温度信号を入力し、それに基づき前記主制御手段から
の位置指令を補正する自動熱変位補正手段を備え、前記自動熱変位補正手段は、前記温度検出手段で検出さ
れた温度と室温との差を伝達関数により前記主軸と前記
室温との温度差に変換し、さらに、前記温度差を変換関
数により前記主軸の相対熱膨張量に変換して出力するこ
とを特徴とする自動熱変位補正手段付NC工作装置。
1. A main control means for instructing a rotation speed of a spindle having a motor having a built-in structure and a position of the spindle, and a spindle motor for controlling the speed of the motor based on the rotation speed command. Control means, positioning control means for controlling the position of the spindle based on the position command, temperature detecting means for detecting the temperature of the motor, and protection of the motor based on the detected temperature signal. in NC machine tool and a protective means for said type the detected temperature signals by the temperature detection means, an automatic thermal displacement correcting means for correcting the position command from the main control unit on the basis of it, the automatic thermal displacement The correction means detects the temperature detected by the temperature detection means.
The difference between the measured temperature and room temperature is determined by the transfer function using the main shaft and the
Converts the temperature difference to room temperature, and further converts the temperature difference
The number is converted to the relative thermal expansion of the spindle and output.
An NC machine with automatic thermal displacement correction means.
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