JP3339807B2 - 工作機械の熱変位量算出装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に装備さ
れ、その工作機械で発現する熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置及びその装置を実現するための記
憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばワークに切削や穴開け等を
施したり基板に部品を組み付けるための加工手段と、こ
の加工手段とワークや基板等の被加工物との相対位置を
変動させる駆動手段とを有する工作機械がある。一般
に、切削等の加工を行う工作機械では、例えばドリルや
タップ等の工具を保持するための保持機構、これに保持
された工具を回転駆動するための主軸駆動機構、工具の
Ｘ軸方向の送りのためのＸ軸送り機構、工具のＹ軸方向
の送りのためのＹ軸送り機構、工具のＺ軸方向の送りの
ためのＺ軸送り機構、これらの送り機構を制御するため
の制御装置等を備えている。

【０００３】一例をあげると、図１４および図１５に示
される工作機械１０がある。図１４に示すように、この
工作機械１０は、切削屑の飛散を防止するためのスプラ
ッシュガード１２の内側にワーク（図示しない）を載置
するためのテーブル１４、例えばドリルやタップ等の工
具交換のためのＡＴＣマガジン１６、工作機械本体（以
下単に本体ともいう）２０等が配置されている。またス
プラッシュガード１２には、操作パネル２２、ワークの
入出やメンテナンスのためのワーク交換口２４、主にメ
ンテナンス用の点検ハッチ２６等が設けられている。

【０００４】図１５に示すように、本体２０は、ドリル
やタップ等の工具を保持するための主軸２８、主軸２８
を回転駆動するための主軸モータ３０、多数の鋼球を内
蔵して主軸側に固着されているナット部３２とナット部
３２に内挿されるボールネジ３４とからなるボールネジ
機構３６、ボールネジ３４を回転駆動するためのＺ軸モ
ータ３８、ボールネジ３４と平行に配されているガイド
レール４０、ガイドレール４０と主軸２８側とを連結す
るスライド４２等を備えている。

【０００５】この本体２０においては、ボールネジ機構
３６とＺ軸モータ３８とでＺ軸方向の送りのためのＺ軸
送り機構が構成され、Ｚ軸モータ３８によりボールネジ
３４を回転させることで主軸２８のＺ軸方向の移動が行
われる。また図１４に示されるテーブル１４をＸ軸およ
びＹ軸方向に移動させることができ、主軸２８のＺ軸方
向の移動と併せて、ワークと工具のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の
相対位置を変化させることができる。

【０００６】このような工作機械１０では、例えばボー
ルネジ機構３６の稼働に伴って摩擦熱が発生してボール
ネジ３４が延びることがある。また、他の機構において
も発熱がある。そうした発熱によって工作機械１０に熱
変位が発現する。この熱変位が例えばＺ軸方向に発現す
ると、ワークに施される溝の深さや段差の高さ等に誤差
が生じる。公差が熱変位量よりも十分に大きい場合には
このような熱変位による加工誤差はあまり問題とはなら
ないが、そうでない場合には熱変位に対する補正が必要
となる。そこで、工作機械の熱変位量を算出する熱変位
量算出装置を設け、予め定められている加工プログラム
に従って駆動手段を制御するに当たって、その熱変位量
に応じた補正を行いながら駆動手段を制御することが提
案されている（例えば特開昭６２−８８５４８号公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工作機械の熱変位量算出装置においては、工作機械の稼
働中を通して熱変位量を算出する形態であったので、そ
の処理を実行するためのシステムを常時動かしておく必
要があった。このため、その算出処理に関わる負担が大
きかった。そこで、本願出願人は、工作機械が稼働を続
けることによって温度が上昇すると、やがて発熱量と放
熱量とが均衡する状態になることに着目し、次のように
熱変位量を算出することを提案した。すなわち、工作機
械の駆動中は、飽和熱変位量（上記均衡状態における熱
変位量）と工作機械の駆動時間とに基づいて各時点にお
ける熱変位量を算出し、その熱変位量が飽和熱変位量に
ほぼ等しくなると、それ以降は熱変位量として飽和熱変
位量の値を代用するのである（特願平８−２９８８６６
号）。この場合、正確な飽和熱変位量が与えられれば、
各時点における熱変位量を算出でき、しかもその算出処
理に関わる負担を小さくすることができる。

【０００８】ところが、上記工作機械の熱変位量算出装
置では、飽和熱変位量を固定値としているので、次のよ
うな場合に熱変位量の算出精度が若干低下することがあ
った。すなわち、工作機械の熱変位量は、その駆動状態
に応じて変化する。例えば、工作機械１０では、主軸２
８の単位時間当たりにおけるＺ軸方向の平均移動距離が
長かったり、主軸２８がＺ軸方向に単位距離移動するの
に要した経過時間が短かったりすると、工作機械１０の
Ｚ軸方向の熱変位量が大きくなる。

【０００９】また、工作機械の熱変位量は、その使用度
合に応じても変化する。例えば、工作機械１０では、Ａ
ＴＣマガジン１６による工具の交換回数（以下、ＡＴＣ
回数という）や、主軸２８のＺ軸方向への加減速回数が
多いと、工作機械１０のＺ軸方向の熱変位量が算出され
た値より大きくなる。更に、上記平均移動距離や上記経
過時間等に対応する駆動状態が同じであっても、ＡＴＣ
回数や上記加減速回数等の使用度合が加工プログラムに
よって異なる場合がしばしば見受けられる。

【００１０】従って、主軸２８のＺ軸方向の駆動状態に
応じて飽和熱変位量等を修正することが考えられたとし
ても、全ての加工プログラムに対してＺ軸方向の熱変位
量を正確に算出することはできない。また、Ｘ軸方向，
Ｙ軸方向，または主軸の回転に対する熱変位量にも同様
の課題が生じる。

【００１１】そこで、本発明は、工作機械の使用度合に
応じて正確な熱変位量を算出することのできる工作機械
の熱変位量算出装置、及び、その装置を実現するための
記憶媒体を提供することを目的としてなされた。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、被加工
物に加工を施すための加工手段と、該加工手段と被加工
物との相対位置を変動させる駆動手段とを有する工作機
械に装備され、該工作機械の熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置であって、上記工作機械の駆動状
態を検出する駆動状態検出手段と、該駆動状態検出手段
が検出した駆動状態に基づき、上記工作機械の熱変位量
を算出する変位量算出手段と、上記駆動手段による上記
加工手段または上記被加工物の加減速回数、または、上
記加工手段が使用する工具の交換回数を、上記工作機械
の使用度合として検出する使用度合検出手段と、該使用
度合検出手段が検出した使用度合に基づき、上記変位量
算出手段が算出する熱変位量を補正する変位量補正手段
と、を備えたことを特徴とする。

【００１３】このように構成された本発明では、駆動状
態検出手段は、工作機械の駆動状態を検出し、変位量算
出手段は、その駆動状態検出手段が検出した駆動状態に
基づき、工作機械の熱変位量を算出する。また、使用度
合検出手段は、上記駆動手段による上記加工手段または
上記被加工物の加減速回数、または、上記加工手段が使
用する工具の交換回数を上記工作機械の使用度合として
検出し、変位量補正手段は、その使用度合検出手段が検
出した使用度合に基づき、上記変位量算出手段が算出す
る熱変位量を補正する。このように、本発明では、変位
量算出手段が工作機械の駆動状態に基づいて算出する工
作機械の熱変位量を、変位量補正手段が、その工作機械
の使用度合に基づいて補正している。このため、本発明
では、工作機械の使用度合に応じて正確な熱変位量を算
出することができる。また、本発明では、工作機械の駆
動状態及び使用度合を検出し、その駆動状態及び使用度
合に基づいて工作機械の熱変位量を算出している。この
ため、加工プログラムが変更されたか否かに関わらず、
正確かつ容易に熱変位量を算出することができる。しか
も、本発明では、使用度合検出手段がこの加減速回数ま
たは交換回数を使用度合として検出し、その使用度合に
基づいて変位量補正手段が熱変位量を補正している。上
記駆動手段による加工手段または被加工物の加減速回数
や、上記加工手段が使用する工具の交換回数は、種々あ
る使用度合の内でも、工作機械の熱変位量に及ぼす影響
が特に大きい。このため、本発明では、工作機械の熱変
位量 を一層正確に算出することができる。

【００１４】なお、変位量補正手段は、変位量算出手段
が算出を終了した熱変位量に対して補正を行っても、変
位量算出手段の算出中に熱変位量の補正を行ってもよ
い。請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成に加
え、上記変位量算出手段が、同様の駆動状態を続けた場
合における上記工作機械の熱変位の最大値としての飽和
熱変位量を、上記工作機械の駆動状態に基づいて算出
し、その飽和熱変位量と上記工作機械の駆動時間とに基
づいて上記熱変位量を算出すると共に、上記変位量補正
手段が、上記使用度合に基づいて上記飽和熱変位量を補
正することを特徴する。

【００１５】本願出願人は、工作機械の駆動状態（例え
ば、加工手段または被加工物の単位時間当たりの平均移
動距離や、それらが単位距離移動するのに要した経過時
間等）と、その駆動状態を続けた場合における工作機械
の熱変位の最大値としての飽和熱変位量との間には、比
較的再現性のよい対応関係があることを発見した。ま
た、工作機械の熱変位量は駆動時間に応じて増加し、そ
の変化は上記飽和熱変位量に対する漸近線を描く。例え
ば、飽和熱変位量をＬ、駆動時間をｔとした場合、熱変
位量ｌの変化を、 ｌ＝Ｌ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ 但し、γは工作機械固有の定数 なる式で表すことも提案されている。そこで、本発明の
変位量算出手段は、上記飽和熱変位量を工作機械の駆動
状態に基づいて算出し、その飽和熱変位量と上記工作機
械の駆動時間とに基づいて、各時点における熱変位量を
算出するのである。もちろん、変位量算出手段は上記以
外の式を用いて熱変位量を算出してもよい。このよう
に、本発明では、工作機械の駆動状態に基づいて飽和熱
変位量を算出し、その飽和熱変位量に基づいて工作機械
の熱変位量を算出している。このため、工作機械の駆動
状態に応じた熱変位量を、正確かつ容易に算出すること
ができる。しかも、その算出に用いられる飽和熱変位量
には、変位量補正手段が、上記使用度合に基づいて補正
を行っている。このため、前述のように、変位量算出手
段によって算出された熱変位量は工作機械の使用度合に
応じたものとなる。

【００１６】従って、本発明では、請求項１記載の発明
の効果に加えて、工作機械の熱変位量を、一層正確かつ
容易に算出することができるといった効果が生じる。

【００１７】

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の構成に加え、上記変位量算出手段及び上記変位量
補正手段が所定時間毎または上記工作機械の所定駆動量
毎に上記熱変位量を算出すると共に、上記変位量算出手
段及び上記変位量補正手段が以前に熱変位量を算出して
いるとき、その熱変位量の影響を上記変位量算出手段及
び上記変位量補正手段が新たに算出した熱変位量に加算
して、現在の上記工作機械の熱変位量とする変位量加算
手段を更に備えたことを特徴とする。

【００１９】加工プログラムには、工作機械を高速で駆
動するステップと低速で駆動するステップとを含むもの
がある。この場合、上記熱変位量を工作機械の平均的な
駆動状態に基づいて算出すると、工作機械を高速で駆動
するステップでは熱変位量が小さめに、低速で駆動する
ステップでは大きめに算出されてしまう。また、加工プ
ログラムには、工具の交換や加減速を頻繁に行うステッ
プとそれほど頻繁には行わないステップとを含むものが
ある。この場合、それらの頻度の平均的な値に基づいて
上記熱変位量を補正すると、上記頻度が高いステップで
は熱変位量を小さめに、上記頻度が低いステップでは大
きめに補正してしまう。

【００２０】そこで、本発明では、変位量算出手段及び
変位量補正手段が、所定時間毎または上記工作機械の所
定駆動量毎に、その時点で検出されている駆動状態及び
使用度合に基づいて上記算出及び補正を行っている。こ
のため、所定時間毎または工作機械の所定駆動量毎に設
定された各時点において、その時点で検出された駆動状
態及び使用度合に応じて正確な熱変位量を算出すること
ができる。なお、本発明が請求項２記載の構成を備えて
いる場合、所定時間毎または上記所定駆動量毎に、変位
量算出手段が飽和熱変位量の算出からやり直すと一層効
果的である。

【００２１】また、各時点で算出された熱変位量は、そ
の後徐々に減少しながらも影響を及ぼす。例えば、熱変
位量が飽和熱変位量Ｌに達するまで工作機械を駆動した
後、駆動を停止してから時間ｔ経過したときの熱変位量
ｌを、 ｌ＝Ｌ・ｅｘｐ（−γｔ） 但し、γは工作機械固有の定数 なる式で表すことも提案されている。そこで、本発明で
は、変位量算出手段及び変位量補正手段が以前に熱変位
量を算出しているとき、変位量加算手段により、その熱
変位量の影響を変位量算出手段及び変位量補正手段が新
たに算出した熱変位量に加算して、現在の上記工作機械
の熱変位量としている。

【００２２】従って、本発明では、請求項１または２記
載の発明の効果に加えて、工作機械の各時点における駆
動状態及び使用度合に応じて、一層正確な熱変位量を算
出することができるといった効果が生じる。請求項４記
載の発明は、請求項３記載の構成に加え、上記工作機械
の熱変位量の影響が残存する保持時間を記憶する保持時
間記憶手段を、更に備え、上記変位量加算手段が、上記
変位量算出手段及び上記変位量補正手段が算出してから
上記保持時間以上経過した熱変位量は無視して現在の上
記熱変位量を算出することを特徴とする。

【００２３】工作機械の熱変位量はある期間の間はその
影響が残存するが、その後は影響がなくなる。なお、こ
こで影響がなくなるとは、数学的な意味でなくなること
をいうわけではなく、熱変位量の影響が、工作機械の仕
様やワークに要求される公差等を考慮して設定される誤
差の範囲に収まることをいう。そこで、本発明では、保
持時間記憶手段により工作機械の熱変位量の影響が残存
する保持時間を記憶しておき、変位量加算手段が、変位
量算出手段及び変位量補正手段が算出してから上記保持
時間以上経過した熱変位量は無視して現在の熱変位量を
算出する。このため、変位量加算手段は、上記保持時間
内に算出された熱変位量のみを考慮して上記加算を行え
ばよく、その算出処理に関わる負担を小さくすることが
できる。

【００２４】従って、本発明では、請求項３記載の発明
の効果に加えて、算出処理に関わる負荷を小さくして、
その処理に関わるソフト構成等を簡略化すると共に処理
速度を向上させることができるといった効果が生じる。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載
の構成に加え、上記熱変位量に影響を及ぼす条件に対応
して定められた調整値を、上記変位量算出手段または上
記変位量加算手段によって算出された熱変位量に加算ま
たは減算して上記工作機械の熱変位量とする変位量調整
手段を、更に備えたことを特徴とする。

【００２５】工作機械の熱変位量には、上記駆動状態や
使用度合の他、種々の条件が影響を及ぼす。例えば朝等
の気温が比較的低いとき等では工作機械の温度上昇が緩
やかになり、算出された熱変位量と実際の熱変位量との
誤差が無視できない程度になることもある。そこで、本
発明では、変位量調整手段により、熱変位量に影響を及
ぼす条件に対応して定められた調整値を、変位量算出手
段または変位量加算手段によって算出された熱変位量に
加算または減算して上記工作機械の熱変位量としてい
る。このため、本発明では、請求項１〜４のいずれかに
記載の発明の効果に加えて、工作機械の熱変位量を一層
正確に算出することができるといった効果が生じる。な
お、上記調整値は、例えばオペレータが、操作パネル等
の調整入力手段によって入力してもよく、熱変位量算出
装置側で、予め設定されている手順で決められる調整値
を求めてもよい。

【００２６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の構
成に加え、上記調整値は時刻に対応して定められてい
て、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値を
選択して使用することを特徴とする。この構成とすれ
ば、例えば１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、算
出された熱変位量と実際の熱変位量との誤差を自動的に
解消することができる。従って、本発明では、請求項５
記載の発明の効果に加えて、時刻に関わらず常に正確な
熱変位量を算出することができるといった効果が生じ
る。

【００２７】請求項７記載の発明は、請求項５記載の構
成に加え、上記調整値は上記工作機械の環境温度に対応
して定められていて、上記変位量調整手段は該環境温度
に基づいて上記調整値を選択して使用することを特徴と
する。この構成とすれば、工作機械が設置されている場
所の気温すなわち環境温度に応じて、算出された熱変位
量と実際の熱変位量との誤差を自動的に解消することが
できる。従って、本発明では、請求項５記載の発明の効
果に加えて、環境温度に関わらず常に正確な熱変位量を
算出することができるといった効果が生じる。

【００２８】請求項８記載の発明は、被加工物に加工を
施すための加工手段と、該加工手段と被加工物との相対
位置を変動させる駆動手段とを有する工作機械に対して
使用され、該工作機械の熱変位量を算出するためのコン
ピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、上記
工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理と、該
駆動状態検出処理により検出された駆動状態に基づき、
上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算出処理と、
上記駆動手段による上記加工手段または上記被加工物の
加減速回数、または、上記加工手段が使用する工具の交
換回数を、上記工作機械の使用度合として検出する使用
度合検出処理と、該使用度合検出処理により検出された
使用度合に基づき、上記変位量算出処理によって算出さ
れる熱変位量を補正する変位量補正処理と、を実行させ
るコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とす
る。

【００２９】本発明の記憶媒体はこのように構成されて
いるので、工作機械に接続されたコンピュータ等の制御
手段に、本発明に記憶されたコンピュータプログラムを
実行させれば、請求項１記載の駆動状態検出手段、変位
量算出手段、使用度合検出手段、及び変位量補正手段に
相当する駆動状態検出処理、変位量算出処理、使用度合
検出処理、及び変位量補正処理を実行させることができ
る。従って、本発明に記憶されたコンピュータプログラ
ムを上記制御手段に実行させれば、請求項１記載の発明
と同様の効果が生じる。また、本発明に記憶された各処
理のプログラムに、請求項２，３，４，５，６，または
７記載の発明に限定した要件を付加すれば、上記制御手
段にそれを実行させたとき、対応する請求項２，３，
４，５，６，または７記載の発明と同様の効果が生じ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を参
照して説明することにより、発明の実施の形態を具体的
に説明する。

【００３１】

【実施例】本実施例の工作機械のメカニカルな構成は従
来例として図１４及び図１５に示したものと同じである
ので、これらを使用して工作機械１０のメカニカルな構
成の説明は省略する。

【００３２】図１は、第１実施例としての工作機械１０
の制御系の構成を表すブロック図である。図１に示すよ
うに、この制御系は、主軸２８の回転を制御するための
主軸制御系５０、主軸２８のＺ軸位置を制御するための
Ｚ軸制御系６０、この制御系の中枢となる本発明の工作
機械の熱変位量算出装置としてのマイコン部７０、操作
パネル２２、及びテーブル１４のＸ軸位置を制御するた
めのＸ軸制御系（図示略）やテーブル１４のＹ軸位置を
制御するためのＹ軸制御系（図示略）等から構成されて
いる。

【００３３】主軸制御系５０は、主軸モータ３０、主軸
モータ３０に電力を供給するための主軸サーボアンプ５
２、及び主軸サーボアンプ５２の供給電力を制御するた
めの軸制御回路５４からなり、軸制御回路５４はマイコ
ン部７０のＣＰＵ７２からの指示に従って主軸サーボア
ンプ５２の動作を制御する構成である。Ｚ軸制御系６０
は、Ｚ軸モータ３８、Ｚ軸モータ３８に電力を供給する
ためのＺ軸サーボアンプ６２及びＺ軸サーボアンプ６２
の供給電力を制御するための軸制御回路６４からなり、
軸制御回路６４はマイコン部７０のＣＰＵ７２からの指
示に従ってＺ軸サーボアンプ６２の動作を制御する構成
である。また、図示を省略したＸ軸制御系及びＹ軸制御
系も、これら主軸制御系５０並びにＺ軸制御系６０とほ
ぼ同様の構成である。

【００３４】マイコン部７０は、制御プログラム等を格
納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵するワンチッ
プ型のＣＰＵ７２、ＲＡＭ７４及び時計７６等からな
り、周知のマイクロコンピュータとして構成されてい
る。このマイコン部７０（厳密にはＣＰＵ７２）は、制
御プログラムに従って主軸制御系５０、Ｚ軸制御系６０
等を制御して、ワークに所定の加工を施させるものであ
る。また、マイコン部７０は操作パネル２２に接続され
ており、マイコン部７０は、操作パネル２２からの入力
信号を取得したり、操作パネル２２に信号を送って操作
パネル２２の液晶ディスプレイの画像や文字の表示を制
御することやＬＥＤの点滅を制御すること等ができる。

【００３５】ＲＡＭ７４は、周知のようにＣＰＵ７２の
ワークエリアとなるが、本実施例では、このＲＡＭ７４
上に図２に示される構成のピッチ誤差補正テーブルが設
けられている。このピッチ誤差補正テーブルは、例えば
ボールネジ機構３６の駆動誤差を補正するためのテーブ
ルである。

【００３６】Ｚ軸移動を受け持つボールネジ機構３６
は、製造公差等によりボールネジ３４の回転量とナット
部３２の移動量（すなわち主軸２８のＺ軸方向移動量）
との誤差が避けられないので、それを補正する必要があ
る。そこで適当な数の補正ポイントを設定し（ボールネ
ジ３４の長さが５００ｍｍで２０ｍｍ毎に補正するとす
れば、補正ポイントは２５箇所となる。）、その補正ポ
イント毎にボールネジ３４の回転による移動量の計算値
と実測値との誤差を求め、その誤差に相当するボールネ
ジ３４の回転量（ピッチ）をピッチ誤差補正テーブルに
書き込んでおき、各補正ポイント毎にそのピッチ分だけ
ボールネジ３４を正あるいは逆回転させることによって
主軸２８のＺ軸位置を正確ならしめている。Ｘ軸及びＹ
軸についても同様である。

【００３７】時計７６は、いわゆる電子時計であって、
年月日時刻を算出してそのデータをＣＰＵ７２に送るこ
とができる。なおＣＰＵ７２は、一定の周期例えば１／
１０００秒毎にカウント値をインクリメントするカウン
タを内蔵していて、そのカウンタを使用することによ
り、例えばある加工の開始から終了までの所要時間のよ
うな、経過時間を計測することもできる。

【００３８】さて、この工作機械１０を駆動すると、例
えばそのＺ軸方向に、ボールネジ３４の膨張等によって
熱変位が発現する。そこで、ＣＰＵ７２は、その熱変位
を補正しつつ加工プログラムを実行するため、図３の熱
変位量算出処理を実行している。なお、ＣＰＵ７２は、
電源投入後この熱変位量算出処理を所定タイミングで割
り込み処理として実行し、加工プログラムの実行等によ
って発現する熱変位量を算出している。

【００３９】図３に示すように、ＣＰＵ７２は処理を開
始すると、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同
様）にて、電源ＯＦＦの間の移動距離を０と見なす処理
を行う。後述のように、過去に熱変位量が算出されてそ
の影響が現在も残存している場合、その影響を考慮して
工作機械１０の熱変位量を算出する必要がある。また、
このような熱変位量は、工場の休憩時間等に工作機械１
０の電源が一時的にＯＦＦされた後にも残存している場
合がある。そこで、このＳ１では、電源がＯＦＦされて
いた間における主軸２８のＺ軸方向の移動距離を０とす
るのである。

【００４０】続くＳ２では、時計７６の出力に基づき、
所定のサンプリングタイム（ａ分間隔とする）となった
か否かを判断する。そして、サンプリングタイムでなけ
れば（Ｓ２：ＮＯ）そのまま待機し、サンプリングタイ
ムであれば（Ｓ２：ＹＥＳ）Ｓ３へ移行する。Ｓ３で
は、加工プログラムの実行状態等から工作機械１０の駆
動状態を検出し、それに基づいてサンプリングタイム間
における主軸２８のＺ軸方向の移動距離を算出する。そ
の後、Ｓ４へ移行し、飽和熱変位量としての最大変位量
Ｌを次のように算出する。

【００４１】工作機械１０の駆動を続けることによって
温度が上昇すると、やがて発熱量と放熱量とが均衡す
る。このときの熱変位量が最大変位量Ｌである。本願出
願人は、工作機械１０の駆動状態（例えば、主軸２８の
単位時間当たりの平均移動距離）と、その駆動状態を続
けた場合における工作機械１０の最大変位量Ｌとの間に
は、比較的再現性のよい対応関係があることを発見し
た。工作機械１０を一定の状態で駆動し続けた場合、最
大変位量Ｌは、主軸２８の単位時間当たりの平均移動距
離に対して図４に示す対応関係を有する。図４に示すよ
うに、平均移動距離が増加するに従って最大変位量Ｌも
増加する。また、この対応関係は、平均移動距離が所定
値以上となると傾きがなだらかになる折れ線グラフによ
って表される。これは、主軸２８が高速で移動すると、
空冷効果によって放熱量が増加し、熱変位が抑制される
ためである。Ｓ４では、Ｓ３にて算出した移動距離を単
位時間当たりの平均移動距離（ここではmm/min）に換算
し、図４のマップを参照して対応する最大変位量Ｌを算
出するのである。なお、図４のマップは、数式やデータ
テーブルの形態でＣＰＵ７２に格納されてもよい。

【００４２】続くＳ５では、上記サンプリングタイム間
のＡＴＣ回数（ＡＴＣマガジン１６による工具の交換回
数）、及び、そのサンプリングタイム間における主軸２
８のＺ軸方向への加減速回数を、加工プログラムの実行
状態等から検出する。続いて、Ｓ６へ移行し、Ｓ５にて
検出されたＡＴＣ回数及び加減速回数に基づき、Ｓ４に
て算出された最大変位量Ｌを補正する。工作機械１０の
Ｚ軸方向の熱変位量は、上記工具の交換や加減速が頻繁
に行われるほど大きくなる。従って、Ｓ５にて検出され
たＡＴＣ回数及び加減速回数が大きいほど、その状態が
継続された場合の最大変位量Ｌも大きくなる。そこで、
このＳ６では、ＡＴＣ回数及び加減速回数に基づいて最
大変位量Ｌを補正するのである。本実施例では、この補
正の方式として以下に示す方式Ａ，Ｂを備えており、オ
ペレータが操作パネル２２を操作することによって所望
の方式を選択することができる。

【００４３】方式Ａ： ＡＴＣ回数１回につき０．５μｍ、加減速回数１回につ
き０．２μｍを最大変位量Ｌにそれぞれ加算する。例え
ば、最大変位量Ｌが２０μｍで、サンプリングタイム間
のＡＴＣ回数及び加減速回数がそれぞれ１０回及び２０
回であった場合、補正後の最大変位量Ｌは、２０＋０．
５×１０＋０．２×２０＝２０＋５＋４＝２９μｍとな
る。

【００４４】方式Ｂ： ＡＴＣ回数１回につき１％、加減速回数１回につき０．
８％、最大変位量Ｌを増量する。例えば、最大変位量Ｌ
が２０μｍで、サンプリングタイム間のＡＴＣ回数及び
加減速回数がそれぞれ１０回及び２０回であった場合、
補正後の最大変位量Ｌは、２０＋２０×０．０１×１０
＋２０×０．００８×２０＝２０＋２＋３．２＝２５．
２μｍとなる。

【００４５】続くＳ７では、次のようにしてサンプリン
グタイム間の熱変位量ｌを算出する。図５に例示するよ
うに、最大変位量がＬ_1aであった場合、工作機械１０駆
動中の熱変位量ｌは、直線ｌ＝Ｌ_1aに対する漸近線１０
２を描く。また、熱変位量ｌが最大変位量Ｌ_1aに達した
後（図５ではｔ＝８ｈｏｕｒの時点）、工作機械１０を
停止すると、熱変位量ｌは直線ｌ＝０に対する漸近線１
０４を描く。ここで、漸近線１０２は、 ｌ＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ ……（１） で、漸近線１０４は、 ｌ＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（−γｔ） ……（２） で、それぞれ表される。但し、γは工作機械１０固有の
定数であり、ｔ及びｌの単位はそれぞれｈｏｕｒ，μｍ
である。従って、この式より、工作機械１０の駆動開始
後ａ分後の熱変位量ｌ_1aは、 ｌ_1a＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ となる。また、工作機械１０停止後ａ分後の熱変位量ｌ
_-1a は、 ｌ_-1a ＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） となる。Ｓ７では、Ｓ６による補正後の最大変位量Ｌに
基づき、主に式（１）を用いてサンプリングタイム間の
熱変位量ｌを算出する。更に、続くＳ８では、後述の保
持時間以内の熱変位量ｌを加算して、次のように総熱変
位量を算出した後、Ｓ２へ移行して次のサンプリングタ
イムまで待機する。

【００４６】本実施例では、サンプリングタイム間の移
動距離，ＡＴＣ回数，及び加減速回数に基づいて熱変位
量ｌを算出した場合（Ｓ３〜Ｓ７）、熱変位量ｌはその
後式（２）に従って減少するものと考える。すなわち、
図６（Ａ）に曲線２０１で例示するように、時刻０から
時刻１ａまでの間の移動距離に基づいて算出された熱変
位量ｌ_1aの時刻１ａにおける値ｌ_1a-1は、前述のよう
に、 ｌ_1a-1＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ となる。但し、Ｌ_1aは時刻１ａのサンプリングタイムに
て算出・補正された最大変位量である。時刻２ａにおけ
る熱変位量ｌ_1aの値ｌ_1a-2は、式（２）より、 ｌ_1a-2＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） 以下同様に、時刻３ａ，時刻４ａにおける熱変位量ｌ_1a
の値ｌ_1a-3，ｌ_1a-4は、 ｌ_1a-3＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・２ａ／６０） ｌ_1a-4＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・３ａ／６０） となる。同様に、時刻１ａから時刻２ａまでの間の移動
距離，ＡＴＣ回数，及び加減速回数に基づいて最大変位
量Ｌ_2aが算出されたとすると、それに対応する熱変位量
ｌ_2aは図６（Ｂ）に曲線２０２で例示するように変化
し、その時刻２ａ，３ａ，４ａにおける値ｌ_2a-1，ｌ
_2a-2，ｌ_2a-3は、それぞれ、 ｌ_2a-1＝Ｌ_2a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ ｌ_2a-2＝ｌ_2a-1・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） ｌ_2a-3＝ｌ_2a-1・ｅｘｐ（−γ・２ａ／６０） となる。Ｓ８では、このようにして算出された熱変位量
ｌ_1a，ｌ_2a，……のその時刻における値を加算して総熱
変位量を算出するのである。例えば、時刻１ａ，２ａ，
３ａ，４ａ，５ａ，……のサンプリングタイム間の移動
距離，ＡＴＣ回数，及び加減速回数に基づいて、図６
（Ｃ）に曲線２０１，２０２，２０３，２０４，２０
５，……で例示する熱変位量ｌが算出されたとすると、
Ｓ８で算出される総熱変位量は、図６（Ｃ）に曲線２０
０で例示するように変化する。

【００４７】また、各時刻で算出された熱変位量ｌは、
前述のように時間の経過に伴って減少するので、Ｓ７に
て算出してから所定の時間（例えば１２０分）を経過し
た熱変位量ｌが総熱変位量に及ぼす影響は無視すること
が可能となる。そこで、ＣＰＵ７２は、上記所定の時間
を保持時間としてＲＯＭに記憶しており、保持時間以内
に算出された熱変位量ｌについてのみ上記加算を行って
総熱変位量を算出している。このため、Ｓ８の処理で加
算しなければならない熱変位量ｌの個数は、１２０／ａ
＋１以下の自然数に押さえられ、その算出処理に関わる
負担を小さくすることができる。従って、その処理に関
わるソフト構成等を簡略化すると共に処理速度を向上さ
せることができる。

【００４８】また、ＣＰＵ７２は、各時刻で算出された
熱変位量ｌを、それを算出した時刻と対応づけてＲＡＭ
７４のテーブルに記憶しており、その記憶内容を電源Ｏ
ＦＦの間にも、図示しないバックアップ電源により保持
している。このため、電源が一旦ＯＦＦされて再びＯＮ
されたときには、Ｓ１にて電源ＯＦＦの間の移動距離を
０（従って熱変位量ｌも０）と見なすと共に、Ｓ８へ移
行して、前回の電源ＯＮの期間中に算出された熱変位量
ｌの内、算出されてから保持時間を経過していないもの
の影響を加算して総熱変位量を算出することができる。

【００４９】以上説明したように、本実施例のマイコン
部７０では、サンプリングタイム間の移動距離に基づい
て最大変位量Ｌを算出し、その最大変位量Ｌと工作機械
１０の駆動時間とに基づいて工作機械１０の熱変位量ｌ
を算出している。しかも、熱変位量ｌの算出に先だっ
て、最大変位量ＬをＡＴＣ回数及び加減速回数に基づい
て補正している。このため、マイコン部７０では、工作
機械１０の使用度合（ＡＴＣ回数及び加減速回数）に応
じて、正確かつ容易に熱変位量ｌを算出することができ
る。また、最大変位量Ｌを算出する際に参照した図４の
マップは、移動距離（すなわち移動速度）が大きい領域
では傾きがなだらかになる折れ線形状を呈している。こ
のため、空冷効果の影響を考慮して、最大変位量Ｌをき
わめて正確に算出することができる。

【００５０】また、マイコン部７０では、移動距離の算
出、及びＡＴＣ回数，加減速回数の検出をサンプリング
タイム毎に定期的に実行し、その時点で算出または検出
された移動距離，ＡＴＣ回数，及び加減速回数に基づい
て最大変位量Ｌ及び熱変位量ｌを算出し、更に算出後の
熱変位量ｌに過去に算出された熱変位量ｌの影響を加算
している。このため、各時刻における工作機械１０の駆
動状態及び使用度合に応じて、総熱変位量をきわめて正
確に算出することができる。従って、工作機械１０を高
速で駆動するステップと低速で駆動するステップ、また
は、工具の交換や主軸２８の加減速を頻繁に行うステッ
プとそうでないステップとが加工プログラムに含まれて
いても、各時刻における総熱変位量をきわめて正確に算
出することができる。

【００５１】また、マイコン部７０では、上記移動距
離，ＡＴＣ回数，及び加減速回数を随時算出または検出
して総熱変位量を算出しているので、加工プログラムが
変更された否かに関わらず、前述のように正確かつ容易
に総熱変位量を算出することができる。なお、上記実施
例において、主軸２８が加工手段に、ボールネジ機構３
６及びＺ軸モータ３８が駆動手段に、ＣＰＵ７２内のＲ
ＯＭが保持時間記憶手段に、ＣＰＵ７２が駆動状態検出
手段，変位量算出手段，使用度合検出手段，変位量補正
手段，及び変位量加算手段に相当し、ＣＰＵ７２の処理
の内、Ｓ３が駆動状態検出手段に、Ｓ４及びＳ７が変位
量算出手段に、Ｓ５が使用度合検出手段に、Ｓ６が変位
量補正手段に、Ｓ８が変位量加算手段に、それぞれ相当
する処理である。

【００５２】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
７は、第２実施例としての工作機械１０の制御系の構成
を表すブロック図である。なお、本実施例の工作機械１
０もメカニカルな構成は従来例と同じであり、制御系の
構成は次の点で第１実施例と異なる。すなわち、図７に
示すように、マイコン部７０は前述の構成に加えてイン
タフェース（Ｉ／Ｆ）７８を備えており、このインタフ
ェース７８を介してパソコン８０に接続されている。パ
ソコン８０は、制御プログラム等を格納しているＲＯＭ
や入出力ポート等を内蔵するワンチップ型のＣＰＵ８
２、ＲＡＭ８４、時計８６、及びマイコン部７０と接続
されるインタフェース（Ｉ／Ｆ）８８等からなり、周知
のマイクロコンピュータとして構成されている。また、
パソコン８０には、キーボード９１及びＣＲＴ９２も接
続されている。この制御系では、加工プログラムに基づ
いて、マイコン部７０が工作機械１０を制御しており、
マイコン部７０からパソコン８０へは主軸２８の移動距
離等、総熱変位量の算出に必要なデータが送信される。
また、パソコン８０は後述する熱変位量算出処理を行
い、算出した総熱変位量をマイコン部７０へ送信する。
すると、マイコン部７０は、送信された総熱変位量に基
づき、補正を行いつつ上記加工プログラムを実行する。

【００５３】図８は、パソコン８０（厳密にはＣＰＵ８
２）が実行する熱変位量算出処理を表すフローチャート
である。なお、ＣＰＵ８２は、工作機械１０の電源の状
態を監視しており、その電源がＯＮされると図８の処理
を所定タイミングで繰り返し実行する。図８に示すよう
に、この熱変位量算出処理は、図３に示した熱変位量算
出処理と殆ど同じであるので、異なる部分についてのみ
説明する。

【００５４】Ｓ３に代えて実行されるＳ３ａでは、移動
距離をＣＰＵ８２が自ら算出するのではなく、マイコン
部７０から送信される移動距離を読み込む。Ｓ５に代え
て実行されるＳ５ａでは、ＡＴＣ回数，加減速回数をＣ
ＰＵ８２が自ら検出するのではなく、マイコン部７０か
ら送信されるＡＴＣ回数，加減速回数を読み込む。更
に、Ｓ８に代えて実行されるＳ８ａでは、総熱変位量を
Ｓ８と同様に算出した後、その総熱変位量をマイコン部
７０に送信する。その他の処理は第１実施例と同様であ
るので、図３で使用した符号をそのまま使用して詳細な
説明を省略する。

【００５５】このように構成された本実施例でも、第１
実施例とほぼ同様の作用・効果が生じる。なお、本実施
例でもＣＰＵ８２は、各時刻で算出された熱変位量ｌ
を、それを算出した時刻と対応づけてＲＡＭ８４のテー
ブルに記憶するが、この記憶内容は必ずしもバックアッ
プしなくてもよい。これは、工作機械１０の電源をＯＦ
Ｆしてもパソコン８０の電源をＯＮに保持しておけば、
記憶内容は消失しないからである。また、本実施例で
は、インタフェース８８を介して接続される工作機械１
０を変更すれば、一つのパソコン８０によって複数の工
作機械１０に対する総熱変位量の算出を行うことができ
る。

【００５６】以上、実施例を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施
することができる。例えば、上記実施例では、主軸２８
のＺ軸方向の移動距離から工作機械１０のＺ軸方向の熱
変位量を算出しているが、主軸２８が回転すると主軸２
８自身に熱変位が発現する。そこで、主軸モータ３０の
回転量を移動距離として算出して、その移動距離からＺ
軸方向の熱変位量を算出してもよい。また、図３または
図８の処理によって算出された前述の総熱変位量に、主
軸２８の回転量から算出した熱変位量を加算して、工作
機械１０全体としてのＺ軸方向の熱変位量を算出しても
よい。この場合、Ｚ軸方向の熱変位量を一層正確に算出
することができる。更に、本発明はワークを移動させる
機構に適用してもよい。

【００５７】また、最大変位量Ｌを求めるためのマップ
は図４のものに限定されるものではなく、図９（Ａ）に
例示するように３種類以上の傾きを有する折れ線で形成
してもよく、図９（Ｂ）に例示するように曲線で形成し
てもよく、更に必要に応じて、平均移動距離の大きい部
分で傾きが急になるようなマップを使用したり、多数段
の曲線でマップを構成したりしてもよい。また更に、こ
れらのマップも前述のように、数式やデータテーブルで
構成してもよい。

【００５８】また、過去に算出された熱変位量ｌの影響
を加算する形態も種々考えられ、例えば、図１０に例示
する形態を採用してもよい。図１０では、時刻１ａで算
出された熱変位量ｌ₁ を起点として、時刻２ａにおける
熱変位量ｌ₂ を算出するための曲線を描き、こうして算
出された熱変位量ｌ₂ を起点として、時刻３ａにおける
熱変位量ｌ₃ を算出するための曲線を描いている。

【００５９】ここで、時刻１ａ，２ａ，３ａで算出され
る最大変位量は、Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃と変化している。熱
変位量ｌ₁ は前述の方法と同様に算出できるが、時刻２
ａ以降における熱変位量ｌは次のように算出することが
できる。例えば、時刻２ａにおける熱変位量ｌ₂ を算出
するには、最大変位量Ｌ₂ に対応した前述の式（１） ｌ＝Ｌ₂ ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ よりｌ＝ｌ₁ となるｔの値ｔ_l1を求め、時刻２ａはその
ａ分後の時刻と外挿して ｌ₂ ＝Ｌ₂ ・［１−ｅｘｐ｛−γ（ｔ_l1＋ａ／６０）｝］ とするのである。このような算出方法を採用しても、前
述の算出方法（図６）と同様の作用・効果が生じる。但
し、前述の算出方法では、一時的に誤ったデータが入力
されても、少なくとも１２０分後にはその影響が排除さ
れるといった効果が生じる。

【００６０】更に、工作機械１０の熱変位量には、主軸
２８の移動距離や駆動時間，ＡＴＣ回数，加減速回数の
他、種々の条件が影響を及ぼす。例えば朝等の気温が比
較的低いとき等では工作機械１０の温度上昇が緩やかに
なり、算出された総熱変位量と実際の熱変位量との誤差
が無視できない程度になることもある。そこで、例えば
図３のＳ８を図１１のように変更し、各種調整を行える
ようにしてもよい。

【００６１】すなわち、Ｓ８１では、Ｓ８と同様に総熱
変位量を算出する。続くＳ８２では、ＣＰＵ７２は、Ｓ
８１で算出した総熱変位量に対する調整の要否を判断す
る。この要否判断は、（１）操作パネル２２を介して調
整値が入力されている、（２）時刻に対応して設定され
た調整値がある、（３）環境温度に対応して調整値を使
用する必要がある、等の条件が成立しているか否かによ
ってなされる。条件が成立していれば、調整要（Ｓ８
２：ＹＥＳ）であり、Ｓ８３にて総熱変位量に調整値を
加算あるいは減算して調整する。一方、調整不要（Ｓ８
２：ＮＯ）であれば、Ｓ８１にて算出された総熱変位量
をそのまま保持してＳ２（図３）の処理へ移行する。す
なわち、Ｓ８３は変位量調整手段に相当する処理であ
る。

【００６２】この場合、例えば、調整値を時刻に対応し
て定めれば、１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、
算出された総熱変位量と実際の熱変位量との誤差を自動
的に解消することができる。従って、時刻に関わらず常
に正確な総熱変位量を算出することができる。また、調
整値を工作機械１０の環境温度に対応して定めれば、工
作機械１０が設置されている場所の気温すなわち環境温
度に応じて、算出された総熱変位量と実際の熱変位量と
の誤差を自動的に解消することができる。従って、環境
温度に関わらず常に正確な総熱変位量を算出できる。な
お、図３のＳ７，図８のＳ７またはＳ８ａをこのように
変更しても同様の効果が生じる。

【００６３】また更に、上記実施例では、所定時間毎
（サンプリングタイム毎）に熱変位量を算出している
が、工作機械１０の所定駆動量毎に算出してもよい。こ
の例を図１２のフローチャートを用いて説明する。な
お、図１２のフローチャートは、第１実施例の制御系に
適用される処理を表しており、第２実施例に適用される
処理は、図８で行った置換と同様の置換を行うことによ
って与えられる。

【００６４】電源が投入されてＣＰＵ７２が処理を開始
すると、先ずＳ１１にて、Ｓ１と同様に電源ＯＦＦの間
の移動距離を０と見なす。続くＳ１３では、工作機械１
０の駆動状態を検出し、それに基づいて主軸２８が単位
距離移動したか否かを判断する。単位距離移動していな
い場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１５へ移行してサンプリ
ングタイムとなったか否かを判断し、サンプリングタイ
ムでなければ（Ｓ１５：ＮＯ）前述のＳ１３へ移行す
る。ここで、本処理におけるサンプリングタイムは充分
に長く設定されており、通常は、サンプリングタイムと
なる前に主軸２８が単位距離移動して（Ｓ１３：ＹＥ
Ｓ）Ｓ１７へ移行する。Ｓ１７では、Ｓ１３及びＳ１５
で形成されたループ処理を継続した時間、すなわち主軸
２８が単位距離移動するのに要した経過時間を算出し、
Ｓ１９にてその経過時間に対応する最大変位量Ｌを図１
３のマップを参照して算出する。経過時間は前述の平均
移動距離のほぼ逆数となるので、図１３のマップと図４
のマップとは傾きが逆になる。

【００６５】続くＳ２１，２３では、Ｓ５，Ｓ６と同様
に、最大変位量ＬをＡＴＣ回数，加減速回数に応じて補
正する。更に、続くＳ２５，Ｓ２７では、Ｓ７，Ｓ８と
同様に、熱変位量ｌを算出した後それを加算して総熱変
位量を算出する。また、Ｓ１３，Ｓ１５のループ処理を
継続する間にサンプリングタイムとなった場合（Ｓ１
５，ＹＥＳ）、この場合は主軸２８が殆ど停止している
と考えられる。そこで、この場合はその間の熱変位量ｌ
を０と見なして（Ｓ２９）、総熱変位量の算出を行う
（Ｓ２７）。

【００６６】このような処理を行っても、上記実施例と
同様に正確な総熱変位量を算出することができる。ま
た、本処理では、主軸２８が単位距離移動する毎に総熱
変位量を算出しているので、主軸２８の移動速度が速い
ほど頻繁に総熱変位量を算出することができる。従っ
て、主軸２８の移動速度の変化が激しい場合にも、きわ
めて正確に総熱変位量を算出することができる。また、
主軸２８が殆ど停止している場合には上記サンプリング
タイム毎に総熱変位量を算出するので、装置の信頼性を
一層向上させることができる。

【００６７】更に、工作機械１０の駆動状態としては、
上記のものも含めて如何なる駆動状態を検出してもよ
く、その駆動状態に基づいて熱変位量を算出する形態も
種々考えられる。例えば、飽和熱変位量の概念を用いな
い形態も考えられる。また、上記実施例では、ＡＴＣ回
数及び加減速回数に基づいて最大変位量Ｌ（飽和熱変位
量）を補正しているが、その他のパラメータを補正して
もよい。

【００６８】例えば、ＡＴＣ回数及び加減速回数に応じ
た補正を行うことなく一旦総熱変位量を算出し、その総
熱変位量に応じた補正を行いつつ加工プログラムを実行
する際に、ＡＴＣ回数及び加減速回数に応じた補正を上
記総熱変位量に加えてもよい。この場合、更に次のよう
な実施の形態も考えられる。すなわち、主軸２８の加減
速は実際にワークに加工しているときにカウントされる
ことが多い。従って、Ｚ軸の低い位置において加減速が
頻繁に行われる。そこで、加減速回数に応じた補正は、
Ｚ軸の低い箇所で補正値を多めにし、高い箇所では少な
目にするのである。この場合も、ワークの加工精度をき
わめて良好に向上させることができる。

【００６９】また更に、使用度合としては、ＡＴＣ回数
または加減速回数のいずれか一方のみを検出してもよ
い。ＡＴＣ回数及び加減速回数は種々ある使用度合の内
でも、工作機械の熱変位量に及ぼす影響が特に大きい。
上記実施例では、ＡＴＣ回数及び加減速回数を使用度合
として検出し、それに基づいて最大変位量Ｌを補正して
いるので、上記総熱変位量を一層正確に算出することが
できる。更に、上記実施例では、図３，図８，図１１，
または図１２の処理を実行するためのプログラムをＣＰ
Ｕ７２または８２のＲＯＭに記憶しているが、これらの
プログラムはフロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記憶
媒体に記憶しておいてもよいことはいうまでもない。こ
の場合、一般のコンピュータ等、任意の制御手段に上記
処理を実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例の工作機械の制御系の構成を表す
ブロック図である。

【図２】 その工作機械のピッチ誤差補正テーブルの構
成を表す説明図である。

【図３】 その工作機械のＣＰＵが実行する熱変位量算
出処理を表すフローチャートである。

【図４】 最大変位量の算出に使用するマップの構成を
表す説明図である。

【図５】 最大変位量に対応した熱変位量の経時変化を
例示する説明図である。

【図６】 熱変位量から総熱変位量を算出する処理を例
示する説明図である。

【図７】 第２実施例の工作機械の制御系の構成を表す
ブロック図である。

【図８】 その工作機械に接続されたパソコンが実行す
る熱変位量算出処理を表すフローチャートである。

【図９】 最大変位量の算出に使用する他のマップの構
成を表す説明図である。

【図１０】 熱変位量から総熱変位量を算出する他の処
理を表す説明図である。

【図１１】 熱変位量算出処理の変形例を表すフローチ
ャートである。

【図１２】 熱変位量算出処理の更に他の形態を表すフ
ローチャートである。

【図１３】 その処理で最大変位量の算出に使用するマ
ップの構成を表す説明図である。

【図１４】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。

【図１５】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。

【符号の説明】

１０…工作機械 １４…テーブル １６…ＡＴＣマ
ガジン ２０…本体 ２８…主軸 ３０…主軸モータ ３６…ボール
ネジ機構 ３８…Ｚ軸モータ ７０…マイコン部 ７２，
８２…ＣＰＵ ７４，８４…ＲＡＭ ７６，８６…時計 ８０
…パソコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 - 15/28 G05B 19/18 - 19/46

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に加工を施すための加工手段
   と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
   動手段とを有する工作機械に装備され、該工作機械の熱
   変位量を算出する工作機械の熱変位量算出装置であっ
   て、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出手段
   と、 該駆動状態検出手段が検出した駆動状態に基づき、上記
   工作機械の熱変位量を算出する変位量算出手段と、上記駆動手段による上記加工手段または上記被加工物の
   加減速回数、または、上記加工手段が使用する工具の交
   換回数を、 上記工作機械の使用度合として検出する使用
   度合検出手段と、 該使用度合検出手段が検出した使用度合に基づき、上記
   変位量算出手段が算出する熱変位量を補正する変位量補
   正手段と、 を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位量算出装
   置。
2. 【請求項２】 上記変位量算出手段が、同様の駆動状態
   を続けた場合における上記工作機械の熱変位の最大値と
   しての飽和熱変位量を、上記工作機械の駆動状態に基づ
   いて算出し、その飽和熱変位量と上記工作機械の駆動時
   間とに基づいて上記熱変位量を算出すると共に、 上記変位量補正手段が、上記使用度合に基づいて上記飽
   和熱変位量を補正することを特徴する請求項１記載の工
   作機械の熱変位量算出装置。
3. 【請求項３】 上記変位量算出手段及び上記変位量補正
   手段が所定時間毎または上記工作機械の所定駆動量毎に
   上記熱変位量を算出すると共に、 上記変位量算出手段及び上記変位量補正手段が以前に熱
   変位量を算出しているとき、その熱変位量の影響を上記
   変位量算出手段及び上記変位量補正手段が新たに算出し
   た熱変位量に加算して、現在の上記工作機械の熱変位量
   とする変位量加算手段を、 更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の工
   作機械の熱変位量算出装置。
4. 【請求項４】 上記工作機械の熱変位量の影響が残存す
   る保持時間を記憶する保持時間記憶手段を、更に備え、 上記変位量加算手段が、上記変位量算出手段及び上記変
   位量補正手段が算出してから上記保持時間以上経過した
   熱変位量は無視して現在の上記熱変位量を算出すること
   を特徴とする請求項３記載の工作機械の熱変位量算出装
   置。
5. 【請求項５】 上記熱変位量に影響を及ぼす条件に対応
   して定められた調整値を、上記変位量算出手段または上
   記変位量加算手段によって算出された熱変位量に加算ま
   たは減算して上記工作機械の熱変位量とする変位量調整
   手段を、 更に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の工作機械の熱変位量算出装置。
6. 【請求項６】 上記調整値は時刻に対応して定められて
   いて、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値
   を選択して使用することを特徴とする請求項５記載の工
   作機械の熱変位量算出装置。
7. 【請求項７】 上記調整値は上記工作機械の環境温度に
   対応して定められていて、上記変位量調整手段は該環境
   温度に基づいて上記調整値を選択して使用することを特
   徴とする請求項５記載の工作機械の熱変位量算出装置。
8. 【請求項８】 被加工物に加工を施すための加工手段
   と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
   動手段とを有する工作機械に対して使用され、該工作機
   械の熱変位量を算出するためのコンピュータプログラム
   を記憶した記憶媒体であって、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理
   と、 該駆動状態検出処理により検出された駆動状態に基づ
   き、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算出処理
   と、上記駆動手段による上記加工手段または上記被加工物の
   加減速回数、または、上記加工手段が使用する工具の交
   換回数を、 上記工作機械の使用度合として検出する使用
   度合検出処理と、 該使用度合検出処理により検出された使用度合に基づ
   き、上記変位量算出処理によって算出される熱変位量を
   補正する変位量補正処理と、 を実行させるコンピュータプログラムを記憶したことを
   特徴とする記憶媒体。