JP3363757B2 - 工作機械の熱変位量パラメータ算出装置，工作機械，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
れた工作機械の熱変位量算出装置に対して使用される装
置に関し、詳しくは、工作機械の駆動状態に基づき、そ
の駆動状態と上記工作機械の熱変位量とを対応付ける所
定の対応関係を参照して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に対して使用され、上記対
応関係を規定するパラメータを算出する工作機械の熱変
位量パラメータ算出装置に関する。

【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１２及び図１３に示さ
れる工作機械１０がある。図１２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Ｗ（図１参照）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Ｗ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１３に示すように、本体２０は、ドリル
やタップ等の工具Ｔ（図１）を保持するための主軸２
８、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３
２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１２に示されるテーブル１４をＸ軸及び
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Ｗと工具Ｔ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では、例えばボールネ
ジ機構３６の駆動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Ｗ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、工作機械の駆
動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、飽和熱変位量と工作機械の駆動時間とに
基づいて熱変位量を算出し、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８−２９８８
６６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正確に算出でき、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】また、本願出願人は、飽和熱変位量の値
（例えばＬとする）が与えられたとき、その工作機械を
ｔ時間駆動したときの熱変位量ｌを、 ｌ＝Ｌ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ なる式で表すことや、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ｔ時
間経過したときの熱変位量ｌを、 ｌ＝Ｌ・ｅｘｐ（−γ′ｔ） なる式で表すことも提案している（但し、γ，γ′は工
作機械固有の定数）。

【０００９】ところが、上記Ｌ，γ，γ′等のパラメー
タは、多量の実験データに基づいて決定しなければなら
ないと考えられていた。この場合、代表的な工作機械を
代表的な使用環境下で駆動して上記実験データを収集
し、その実験データに基づいて決定された上記パラメー
タを全ての工作機械に適用することになる。従って、個
々の工作機械の特性や使用環境に応じたパラメータを設
定することができず、上記熱変位量も使用環境等に応じ
た正確な値を算出することが困難であった。

【００１０】そこで、本発明は、工作機械の駆動状態に
基づき所定の対応関係を参照してその工作機械の熱変位
量を算出する工作機械の熱変位量算出装置に対して使用
され、上記対応関係を規定するパラメータを算出する工
作機械の熱変位量パラメータ算出装置において、個々の
工作機械の特性や使用環境に応じた上記パラメータを正
確かつ容易に算出することを目的としてなされた。

【００１１】

【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、与えられた加
工プログラムに基づき上記駆動手段を制御する駆動制御
手段と、を有する工作機械に装備され、該工作機械の駆
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、その駆動状態と上記
工作機械の熱変位量とを対応付ける所定の対応関係を参
照して上記工作機械の熱変位量を算出し、その熱変位量
を上記駆動制御手段が上記駆動手段を制御するに当たっ
て考慮すべき補正値として提供する変位量算出手段と、
を備えた工作機械の熱変位量算出装置に対して使用さ
れ、上記変位量算出手段の上記熱変位量算出時に参照さ
れる上記対応関係を規定するパラメータを算出する工作
機械の熱変位量パラメータ算出装置であって、予め設定
された複数の加工プログラムを記憶するプログラム記憶
手段と、上記複数の加工プログラムの内の一つに基づく
制御を上記駆動制御手段に繰り返し実行させ、続いて、
上記複数の加工プログラムの内の他のものに基づく制御
を上記駆動手段に繰り返し実行させるプログラム実行手
段と、上記駆動制御手段が上記各加工プログラムに基づ
く制御を実行したとき、上記工作機械の熱変位量の実測
値を検出する実測値検出手段と、上記加工プログラムに
対応する上記工作機械の駆動状態と、上記実測値検出手
段が検出した上記熱変位量の実測値とに基づき、上記パ
ラメータを算出するパラメータ算出手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１２】このように構成された本発明では、プログ
ラム記憶手段は、予め設定された複数の加工プログラム
を記憶しており、プログラム実行手段は、上記複数の加
工プログラムの内の一つに基づく制御を上記駆動制御手
段に繰り返し実行させ、続いて、上記複数の加工プログ
ラムの内の他のものに基づく制御を上記駆動手段に繰り
返し実行させる。実測値検出手段は、駆動制御手段が各
加工プログラムに基づく制御を実行したとき、工作機械
の熱変位量の実測値を検出する。すると、パラメータ算
出手段が、上記加工プログラムに対応する工作機械の駆
動状態と、実測値検出手段が検出した熱変位量の実測値
とに基づき、上記パラメータを算出する。

【００１３】一方、熱変位量算出装置では、駆動状態検
出手段が検出した工作機械の駆動状態に基づき、変位量
算出手段が、上記算出されたパラメータによって規定さ
れる対応関係を参照して工作機械の熱変位量を算出す
る。また、こうして算出された熱変位量は、駆動制御手
段が駆動手段を制御するに当たって考慮すべき補正値と
して提供される。

【００１４】このように、本発明では、予め設定された
加工プログラムに基づく制御を駆動制御手段に繰り返し
実行させている。そして、その加工プログラムに基づく
制御を実行したときに検出された工作機械の熱変位量の
実測値と、上記加工プログラムに対応する工作機械の駆
動状態とに基づき、上記パラメータを算出している。こ
のため、工作機械の駆動状態と熱変位量との対応関係を
規定するパラメータを、実測値に基づいて正確かつ容易
に算出することができる。また、上記パラメータは実測
値に基づいて算出されるので、個々の工作機械の特性や
使用環境の影響を良好に反映している。従って、本発明
では、個々の工作機械の特性や使用環境に応じた上記パ
ラメータを正確かつ容易に算出することができ、熱変位
量算出装置による工作機械の熱変位量算出精度を良好に
向上させることができる。

【００１５】更に、本発明では、上記複数の加工プログ
ラムの内の一つに基づく制御を上記駆動制御手段に繰り
返し実行させ、続いて、上記複数の加工プログラムの内
の他のものに基づく制御を上記駆動手段に繰り返し実行
させ、各加工プログラムを実行したときに検出された実
測値に基づいて上記パラメータを算出している。このた
め、上記パラメータに、加工プログラムの変更に対する
良好な順応性を持たせることができる。従って、本発明
によって算出されたパラメータを用いて熱変位量を算出
すれば、加工プログラムの変更や新規な加工プログラム
の提供がなされたときにも、前述のように、熱変位量算
出装置による工作機械の熱変位量算出精度を良好に向上
させることができる。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記プログラム実行手段が、発熱量と放熱量
とが均衡して上記熱変位量が飽和熱変位量となるまで同
一の加工プログラムに基づく制御を上記駆動制御手段に
繰り返し実行させ、上記工作機械を停止して上記工作機
械の熱変位がなくなった後に他の加工プログラムに基づ
く制御を同様に実行させ、上記実測値検出手段が、少な
くとも上記各加工プログラムに対応する飽和熱変位量の
実測値を検出し、上記パラメータ算出手段が、上記各加
工プログラムに対応する上記工作機械の駆動状態と、上
記各加工プログラムに対応する飽和熱変位量の実測値と
に基づき、上記工作機械の駆動状態と飽和熱変位量との
対応関係を規定するパラメータを算出することを特徴と
する。

【００１７】発熱量と放熱量とが均衡するまで加工プロ
グラムを繰り返し実行させたときに生じる飽和熱変位量
は、その加工プログラムに対応する工作機械の駆動状態
と良好な対応関係を有する。また、飽和熱変位量が判れ
ば、前述の式等により工作機械の熱変位量を正確かつ容
易に算出することができる。更に、工作機械の駆動状態
は加工プログラム毎に一意的に算出することができ、そ
の駆動状態が同一であれば加工プログラムが異なっても
ほぼ同様の飽和熱変位量となる。本発明では、このよう
な工作機械の駆動状態と飽和熱変位量との対応関係を規
定するパラメータを算出しているので、そのパラメータ
に、加工プログラムの変更に対して一層良好な順応性を
持たせることができる。従って、本発明では、請求項１
記載の発明の効果に加えて、加工プログラムの変更や新
規な加工プログラムの提供がなされた場合の熱変位量算
出装置による工作機械の熱変位量算出精度を、一層良好
に向上させることができるといった効果が生じる。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の構
成に加え、上記パラメータ算出手段が上記パラメータの
算出時に参照する上記工作機械の駆動状態、及び、上記
パラメータによって上記飽和熱変位量との対応関係が規
定される上記工作機械の駆動状態が、共に、上記駆動手
段が上記加工手段または上記被加工物を単位時間当たり
に移動させた平均移動距離であることを特徴とする。

【００１９】本願出願人は、駆動手段が加工手段または
被加工物を単位時間当たりに移動させた平均移動距離
が、飽和熱変位量に対して、きわめて再現性に優れた良
好な対応関係を有することを発見した。そこで本発明で
は、パラメータ算出手段が、各加工プログラムに対応す
る平均移動距離と、上記各加工プログラムに対応する飽
和熱変位量の実測値とに基づき、上記平均移動距離と飽
和熱変位量との対応関係を規定するパラメータを算出し
ている。従って、本発明では、請求項２記載の発明の効
果に加えて、熱変位量算出装置による工作機械の熱変位
量算出精度を、一層良好に向上させることができるとい
った効果が生じる。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の構成に加え、上記実測値検出手段が、上記工作機
械の熱変位量の実測値を、上記飽和熱変位量に達するま
で所定時間毎に検出し、上記パラメータ算出手段が、上
記パラメータに加えて、上記工作機械の駆動時間と各時
点で検出された上記熱変位量の実測値とに基づき、上記
工作機械の駆動時間と熱変位量との対応関係を規定する
パラメータを算出することを特徴とする。

【００２１】工作機械を駆動すると、その熱変位量は徐
々に増加し、飽和熱変位量に収束する。そこで、本発明
では、実測値検出手段が、工作機械の熱変位量の実測値
を飽和熱変位量に達するまで所定時間毎に検出し、パラ
メータ算出手段が、上記パラメータに加えて、工作機械
の駆動時間と各時点で検出された熱変位量の実測値とに
基づき、上記工作機械の駆動時間と熱変位量との対応関
係を規定するパラメータを算出する。このため、本発明
では、請求項２または３記載の発明の効果に加えて、工
作機械の熱変位量が飽和熱変位量に達するまでの間で、
熱変位量算出装置による工作機械の熱変位量算出精度を
一層良好に向上させることができるといった効果が生じ
る。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項２〜４のい
ずれかに記載の構成に加え、上記実測値検出手段が、上
記工作機械の熱変位量の実測値を、上記工作機械を停止
してから上記熱変位がなくなるまで所定時間毎に検出
し、上記パラメータ算出手段が、上記パラメータに加え
て、上記工作機械の停止時間と各時点で検出された上記
熱変位量の実測値とに基づき、上記工作機械の停止時間
と残存する熱変位量との対応関係を規定するパラメータ
を算出することを特徴とする。

【００２３】工作機械を停止すると、その熱変位量は徐
々に減少し、最後には熱変位がなくなる。そこで、本発
明では、実測値検出手段が、工作機械の熱変位量の実測
値を、工作機械を停止してから熱変位がなくなるまで所
定時間毎に検出し、パラメータ算出手段が、上記パラメ
ータに加えて、工作機械の停止時間と各時点で検出され
た熱変位量の実測値とに基づき、工作機械の停止時間と
残存する熱変位量との対応関係を規定するパラメータを
算出する。このため、本発明では、請求項２〜４のいず
れかに記載の発明の効果に加えて、工作機械の停止中に
おける熱変位量算出装置による工作機械の熱変位量算出
精度を、一層良好に向上させることができるといった効
果が生じる。なお、本発明で熱変位がなくなるとは、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
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。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれかに記載の構成に加え、上記実測値検出手段が、上
記加工手段が上記被加工物に対する所定位置に相対移動
したとき、その加工手段を検出する加工手段検出手段
と、上記駆動手段を制御して、上記加工手段を上記加工
手段検出手段に検出される位置まで相対移動させる加工
手段移動手段と、を備え、該加工手段移動手段により、
上記加工手段を上記加工手段検出手段に検出される位置
まで相対移動させるのに必要とした上記駆動手段の駆動
量と、工作機械に熱変位が発生していないときに必要と
される上記駆動量とを比較し、その比較結果に基づいて
上記実測値を検出することを特徴とする。

【００２５】本発明の実測値検出手段では、加工手段移
動手段によって、加工手段を、加工手段検出手段に検出
される位置まで相対移動させ、続いて、その相対移動に
必要とした駆動手段の駆動量と、工作機械に熱変位が発
生していないときに必要とされる上記駆動量とを比較
し、その比較結果に基づいて工作機械の熱変位量の実測
値を検出している。このため、工作機械の熱変位量の正
確な実測値を自動的に容易に検出することができる。ま
た、本発明では、加工手段検出手段は接触式のセンサ等
のように構成の簡単なもので済ませることができ、加工
手段移動手段は駆動手段と共通の構成とすることもでき
る。従って、本発明では、請求項１〜５のいずれかに記
載の発明の効果に加えて、装置の構成を簡略化して製造
コストを低減すると共に、一層正確かつ容易に上記パラ
メータを算出することができるといった効果が生じる。

【００２６】請求項７記載の発明の工作機械は、請求項
１〜６のいずれかに記載の工作機械の熱変位量パラメー
タ算出装置を装備したことを特徴する。このように、本
発明の工作機械は、請求項１〜６のいずれかに記載の工
作機械の熱変位量パラメータ算出装置を予め装備してい
る。このため、この工作機械を初めて設置したときや工
作機械の使用環境が変化したときには、上記熱変位量パ
ラメータ算出装置による上記パラメータの算出をその場
で行って、上記パラメータを使用環境に対応したものに
更新することができる。また、工作機械の特性に経時変
化等が発生したときに上記算出を行えば、上記パラメー
タを工作機械の特性に対応したものに更新することがで
きる。

【００２７】従って、本発明の工作機械では、その工作
機械の特性や使用環境に応じた上記パラメータを正確か
つ容易に算出することができ、延いては、その工作機械
の熱変位量を正確に算出して、被加工物の加工精度を向
上させることができる。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、与えられた加
工プログラムに基づき上記駆動手段を制御する駆動制御
手段と、を有する工作機械に装備され、該工作機械の駆
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、その駆動状態と上記
工作機械の熱変位量とを対応付ける所定の対応関係を参
照して上記工作機械の熱変位量を算出し、その熱変位量
を上記駆動制御手段が上記駆動手段を制御するに当たっ
て考慮すべき補正値として提供する変位量算出手段と、
を備えた工作機械の熱変位量算出装置に対して使用さ
れ、上記変位量算出手段の上記熱変位量算出時に参照さ
れる上記対応関係を規定するパラメータを算出するため
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、予め設定された複数の加工プログラムを記憶する加
工プログラム記憶部と、上記複数の加工プログラムの内
の一つに基づく制御を上記駆動制御手段に繰り返し実行
させ、続いて、上記複数の加工プログラムの内の他のも
のに基づく制御を上記駆動手段に繰り返し実行させるプ
ログラム実行処理、上記駆動制御手段が上記各加工プロ
グラムに基づく制御を実行したとき上記工作機械の熱変
位量の実測値を検出する実測値検出処理、及び、上記加
工プログラムに対応する上記工作機械の駆動状態と上記
実測値検出処理によって検出された上記熱変位量の実測
値とに基づき上記パラメータを算出するパラメータ算出
処理を、実行させるコンピュータプログラムを記憶した
処理記憶部と、を備えたことを特徴とする。

【００２８】本発明の記憶媒体はこのように構成されて
いるので、加工プログラム記憶部は請求項１記載のプロ
グラム記憶手段として機能する。また、コンピュータ等
の制御手段に本発明の処理記憶部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記載のプログ
ラム実行手段、実測値検出手段、及びパラメータ算出手
段に相当するプログラム実行処理、実測値検出処理、及
びパラメータ算出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。

【００２９】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，または６記載の発明に
限定した要件を付加すれば、それを実行させたとき、対
応する請求項２，３，４，５，または６記載の発明と同
様の効果が生じる。更に、工作機械に装備されたコンピ
ュータ等の制御手段に、本発明の記憶媒体を設ければ、
その工作機械では請求項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、
次の検出器４９を設けた点を除いては従来例として図１
２及び図１３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、検出器４９の構成を表す概略図で
ある。図１に示すように、検出器４９はテーブル１４の
片隅に固定され、主軸２８に保持された工具Ｔが接触し
たときに接触信号を発生するものである。また、検出器
４９はワークＷに従い最適な位置で計測が行い得るよう
に、Ｚ軸上の位置が変更できるように構成されており、
その位置が変更された場合は、後述のＣＰＵ７２等に記
憶された上記Ｚ軸上の位置に関わるデータが更新され
る。

【００３３】図２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２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
機械の熱変位量パラメータ算出装置及び工作機械の熱変
位量算出装置としてのマイコン部７０、操作パネル２
２、検出器４９、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。

【００３４】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。

【００３５】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、ワ
ークＷに施すべき加工に対応した加工プログラムに従っ
て主軸制御系５０、Ｚ軸制御系６０等を制御して、ワー
クＷに所定の加工を施させるのである。また、マイコン
部７０は操作パネル２２及び検出器４９に接続されてお
り、マイコン部７０は、操作パネル２２または検出器４
９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。

【００３６】なお、ＣＰＵ７２のＲＯＭには、以下に説
明する各種処理のプログラムを記憶した処理記憶部と、
その処理の内、後述のパラメータ算出処理にて使用され
る加工プログラム（加工プログラムＡ，加工プログラム
Ｂの２種類）を記憶した加工プログラム記憶部とが設け
られている。

【００３７】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３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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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
熱変位が発生する。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、以下の各
処理によって熱変位量を算出している。先ず、熱変位量
の算出に必要とされる後述の各種パラメータやマップ
が、既に設定されている場合の処理（すなわち、工作機
械の熱変位量算出装置としてのＣＰＵ７２の処理）につ
いて説明する。図４は、工作機械１０の熱変位量を算出
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、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生する熱変位量を算出してい
る。

【００４１】図４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。

【００４２】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。

【００４３】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。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Ｘに対し
て図５に示す対応関係を有する。すなわち、図５に示す
ように、平均移動距離Ｘが増加するに従って最大変位量
Ｌも増加する。また、この対応関係は一次関数の直線に
よって表される。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Ｘ（ここではmm/min）
に換算し、図５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５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。

【００４４】続くＳ５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６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６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（−γ′ｔ） ……（２） で、それぞれ表される。但し、γ，γ′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。Ｓ５では、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Ｓ６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。

【００４５】本実施例では、サンプリングタイム間の移
動距離に基づいて熱変位量ｌを算出した場合（Ｓ３〜Ｓ
５）、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７（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
て算出された最大変位量である。そして、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７（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。Ｓ６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
距離に基づいて、図７（Ｃ）に曲線２０１，２０２，２
０３，２０４，２０５，……で例示する熱変位量ｌが算
出されたとすると、Ｓ６で算出される総熱変位量は、図
７（Ｃ）に曲線２００で例示するように変化する。

【００４６】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、Ｓ５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、Ｓ６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以下の自然数に抑えられ、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。

【００４７】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、Ｓ６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。
次に、図５のマップやγ，γ′等のパラメータを算出す
る熱変位量パラメータ算出処理（工作機械の熱変位量パ
ラメータ算出装置としてのＣＰＵ７２の処理）について
説明する。図８は、その熱変位量パラメータ算出処理を
表すフローチャートである。なお、ＣＰＵ７２は、操作
パネル２２が所定の手順で操作されたときにこの処理を
実行する。また、操作パネル２２を操作してこの処理を
実行させるタイミングとしては、工作機械１０を製造し
たとき、工作機械１０を初めて設置したとき、工作機械
１０を環境の異なるところへ移設したとき、工作機械１
０の特性に経時変化が発生したとき等、種々のタイミン
グが考えられる。

【００４８】処理を開始するとＣＰＵ７１は、先ず、Ｓ
１１にて、加工プログラムＡに応じて主軸２８，Ｚ軸モ
ータ３８等を駆動する制御を実行する。なお、この加工
プログラムに応じた制御を実行するときは、実際にワー
クＷに加工を施しても、ワークＷをテーブル１４上に載
置せずに主軸２８等を空駆動してもよく、いずれの場合
も同様の算出結果が得られる。

【００４９】一つのワークＷに対する加工プログラムＡ
に応じた一連の制御が終了すると、Ｓ１３へ移行し、現
在のタイミングについて次のような判断を行う。すなわ
ち、この処理のプログラムでは、工作機械１０の熱変位
量を実測するための実測タイミングが所定時間毎に設定
されていると共に、その加工プログラムＡの制御を所定
回繰り返した後に工作機械１０を停止するための終了タ
イミングが設定されている。Ｓ１３では、上記いずれの
タイミングでもない場合はＳ１１へ移行して再び加工プ
ログラムＡの制御を実行し、実測タイミングであった場
合はＳ１５へ、終了タイミングであった場合はＳ２１
へ、それぞれ移行するのである。なお、実測タイミング
は、工作機械１０を酷暑の環境下で駆動しても最初の実
測が行われるまでに熱変位量が最大変位量Ｌとならない
ように、充分に短い間隔に設定してもよい。また、終了
タイミングは、工作機械１０を酷寒の環境下で駆動して
も熱変位量が最大変位量Ｌに達するように、充分に遅い
時点に設定してもよい。

【００５０】Ｓ１３にて実測タイミングであると判断し
た場合は、Ｓ１５の実測値検出処理を実行する。この処
理では、Ｚ軸制御系６０，及び，Ｘ軸制御系，Ｙ軸制御
系を駆動して、主軸２８に保持された工具Ｔを検出器４
９に接触させる。ＣＰＵ７２は、検出器４９から接触信
号を受信して上記接触を確認するまでに必要としたＺ軸
制御系６０の駆動量を算出し、工作機械１０に熱変位が
発生していないときに必要とされる計算上の上記駆動量
と比較する。そして、その比較結果に基づき、工作機械
１０の熱変位量の実測値（Ｚ軸方向）を検出するのであ
る。実測値の検出後は、再びＳ１１へ移行し、加工プロ
グラムＡの制御を実行する。

【００５１】Ｓ１３にて終了タイミングであると判断し
た場合は、Ｓ２１へ移行して工作機械１０を停止した
後、Ｓ２３へ移行する。Ｓ２３では、現在のタイミング
について次のような判断を行う。すなわち、工作機械１
０の熱変位量を実測するための実測タイミングか、工作
機械１０の停止を終了し、新たに加工プログラムの制御
を開始するための終了タイミングかを判断する。上記い
ずれのタイミングでもない場合はそのまま待機し、実測
タイミングであった場合はＳ２５へ、終了タイミングで
あった場合はＳ３１へ、それぞれ移行する。Ｓ２５で
は、Ｓ１５と同様に工作機械１０の熱変位量の実測値を
検出して、再びＳ２３へ移行する。なお、実測タイミン
グは、工作機械１０を酷寒の環境下で停止しても最初の
実測が行われるまでに熱変位がなくならないように、充
分に短い間隔に設定してもよい。また、終了タイミング
は、工作機械１０を酷暑の環境下で停止しても熱変位が
解消されるように、充分に遅い時点に設定してもよい。

【００５２】Ｓ２３にて終了タイミングであると判断し
た場合は、Ｓ３１へ移行し、前述のＳ１１〜Ｓ２５と同
様の処理を加工プログラムＢに対して実行する。すなわ
ち、加工プログラムＢの制御を実行し（Ｓ３１）、実測
タイミングでも終了タイミングでもない場合はそのまま
Ｓ３１を繰り返す。実測タイミングとなる毎に、Ｓ３５
の実測値検出処理を実行して工作機械１０の熱変位量の
実測値を検出し、終了タイミングとなると工作機械１０
を停止する（Ｓ４１）。停止後も、実測タイミングとな
る毎に工作機械１０の熱変位量の実測値を検出し（Ｓ４
５）、終了タイミングとなるとＳ５１へ移行する。Ｓ５
１では、次に示すパラメータ算出処理を実行して処理を
終了する。

【００５３】図９は、工作機械１０における熱変位量ｌ
の実測値の変化を表すグラフであり、Ｓ１５，Ｓ２５，
Ｓ３５，Ｓ４５にて検出された実測値を■で示してい
る。なお、図９のグラフでは、説明の便宜上、加工プロ
グラムＡに対する熱変位量ｌの実測値の変化と、加工プ
ログラムＢに対する熱変位量ｌの実測値の変化とを重ね
て表示している。

【００５４】加工プログラムＡを繰り返す間（Ｓ１
１）、Ｓ１５で検出される実測値は漸近線１０２ａに沿
って増大し、最大変位量Ｌａに達する。工作機械１０を
停止すると（Ｓ２１）、Ｓ２５で検出される実測値は漸
近線１０４ａに沿って減少し、やがて熱変位がなくな
る。なお、ここで熱変位がなくなるとは、数学的な意味
でなくなることをいうわけではなく、熱変位の影響が、
工作機械１０の仕様やワークＷ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。同様
に、加工プログラムＢを繰り返す間（Ｓ３１）、Ｓ３５
で検出される実測値は漸近線１０２ｂに沿って最大変位
量Ｌｂまで増大し、工作機械１０を停止すると（Ｓ４
１）、Ｓ４５で検出される実測値は漸近線１０４ｂに沿
って減少する。また、ＣＰＵ７２のＲＯＭには、加工プ
ログラムＡ，Ｂに対応する平均移動距離Ｘａ，Ｘｂが、
その加工プログラムＡ，Ｂと共に予め記憶されている。

【００５５】そこで、Ｓ５１では、図５にて説明したマ
ップの直線が（Ｘａ，Ｌａ）と（Ｘｂ，Ｌｂ）との２点
を通るように、その直線を表す一次関数（Ｌ＝ａＸ＋
ｂ）の係数ａ，ｂを求める。また、図９の漸近線１０２
ａ及び１０２ｂが、それぞれ、 ｌ＝Ｌａ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ ……（３） 及び ｌ＝Ｌｂ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ ……（４） で与えられることを利用して、Ｓ５１では、上記式
（３），（４）に応じた曲線と上記各実測値との誤差が
最も小さくなるようにγの値を求める。同様に、漸近線
１０４ａ及び１０４ｂが ｌ＝Ｌａ・ｅｘｐ（−γ′ｔ） ……（５） 及び ｌ＝Ｌｂ・ｅｘｐ（−γ′ｔ） ……（６） で与えられることを利用して、上記式（５），（６）に
応じた曲線と上記各実測値との誤差が最も小さくなるよ
うにγ′の値を求める。Ｓ５１では、このようにして図
５のマップ及びγ，γ′の値を算出すると、本処理を終
了するのである。

【００５６】本実施例では、このように熱変位量の実測
値に基づいて図５のマップ（係数ａ，ｂ）及びγ，γ′
等のパラメータを算出し、そのパラメータを用いて図４
の熱変位量算出処理を実行することができる。このた
め、個々の工作機械１０の特性や使用環境に応じた上記
パラメータを容易に算出することができ、熱変位量算出
処理による総熱変位量の算出精度を良好に向上させるこ
とができる。

【００５７】また、本実施例では、複数の加工プログラ
ム（加工プログラムＡ，加工プログラムＢ）に対して最
大変位量Ｌａ，Ｌｂの実測値を求め、各加工プログラム
Ａ，Ｂの平均移動距離Ｘａ，Ｘｂとその最大変位量Ｌ
ａ，Ｌｂとに基づき、平均移動距離Ｘと最大変位量Ｌと
の対応関係を規定するパラメータを算出している。本願
出願人は、上記平均移動距離Ｘが、最大変位量Ｌに対し
てきわめて再現性に優れた良好な対応関係を有すること
を発見した。更に、平均移動距離Ｘは加工プログラム毎
に一意的に算出することができ、その平均移動距離Ｘが
同一であれば加工プログラムが異なっても最大変位量Ｌ
の値はほぼ同様となる。このため、本実施例の熱変位量
算出処理は加工プログラムの変更に対してきわめて良好
な順応性を有し、加工プログラムの変更や新規な加工プ
ログラムの提供がなされたときにも、工作機械１０の熱
変位量をきわめて正確に算出することができる。

【００５８】なお、上記実施例では、最大変位量Ｌと平
均移動距離Ｘとを対応付けているが、最大変位量Ｌと対
応付けることのできる工作機械１０の駆動状態として
は、主軸２８を単位距離移動させるのに要した経過時
間、ＡＴＣ回数（すなわち工具Ｔの交換回数）、主軸２
８の加減速回数、主軸モータ３０の単位時間当たりの回
転量（この回転によってもＺ軸方向の伸びが発生）等、
種々の駆動状態を採用することができる。主軸２８の移
動に要した上記経過時間を最大変位量Ｌと対応付け、そ
の対応関係を表すマップを実測値に基づいて求めた場
合、上記実施例と同様に、工作機械１０の熱変位量をき
わめて正確に算出することができる。

【００５９】更に、最大変位量Ｌを、平均移動距離Ｘま
たは上記経過時間に加えて、ＡＴＣ回数、主軸２８の加
減速回数、主軸モータ３０の単位時間当たりの回転量等
を加味した多次元マップによって算出すると共に、その
マップを実測値に基づいて設定すれば、工作機械１０の
熱変位量を一層正確に算出することができる。但し、最
大変位量ＬをＡＴＣ回数，上記加減速回数，または上記
回転量のみと対応付け、平均移動距離Ｘ及び上記経過時
間を共に無視した場合、本発明の効果が一応生じるもの
の、上記実施例ほどの算出精度は得られない。

【００６０】また、最大変位量Ｌと平均移動距離Ｘとを
対応付けるマップは、図５に例示したものに限定され
ず、図１０（Ａ）に例示する折れ線や、図１０（Ｂ）に
例示する曲線によって定義してもよい。特に、上記実施
例の熱変位量パラメータ算出処理によって算出された上
記マップを表す直線（Ｌ＝ａＸ＋ｂ）の係数ｂが０でな
い場合、マップを次のような折れ線で表してもよい。す
なわち、実際の工作機械１０では、Ｘ→０の場合Ｌ→０
となる。そこで、例えば、Ｘ＝Ｘ0 （Ｘ0 は比較的小さ
い設定値）の点でマップの線を屈曲させ、 Ｌ＝ａＸ＋ｂ（Ｘ≧Ｘ0 ） Ｌ＝（ａＸ0 ＋ｂ）Ｘ／Ｘ0 （Ｘ≦Ｘ0 ） なる式で上記マップを表してもよい。更に、加工プログ
ラムを３種類以上使用して、各加工プログラムの平均移
動距離Ｘと、その加工プログラムを実行して実測した最
大変位量Ｌとの組を三つ以上取得すれば、上記マップを
二次関数等の高次の関数によって定義することができ
る。

【００６１】更に、上記実施例では、最大変位量Ｌと平
均移動距離Ｘとを対応付けるマップの他に、工作機械１
０の駆動時間または停止時間と熱変位量との対応関係を
規定するパラメータγ，γ′を算出している。このた
め、熱変位量が最大変位量Ｌに達するまでの間、及び、
工作機械１０停止中における熱変位量の算出精度を、一
層良好に向上させることができる。また、上記実施例で
は、終了タイミングを充分に遅い時点に設定することに
より最大変位量Ｌの実測値を検出しているが、各実測タ
イミングで検出される熱変位量の実測値（Ｓ１５，Ｓ３
５）に変化がなくなったとき、その実測値を最大変位量
Ｌの実測値として工作機械１０を停止してもよい（Ｓ２
１，Ｓ４１）。同様に、工作機械１０停止中の熱変位量
の実測値（Ｓ２５，Ｓ４５）に変化がなくなったとき、
他の加工プログラムの実行（Ｓ３１）またはパラメータ
算出処理（Ｓ５１）を行ってもよい。これらの場合、熱
変位量パラメータ算出処理に要する処理時間を短縮する
ことができる。

【００６２】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３６及びＺ軸制御系６０，Ｘ
軸制御系，Ｙ軸制御系が駆動手段及び加工手段移動手段
に、検出器４９が加工手段検出手段に、ＣＰＵ７２内の
ＲＯＭがプログラム記憶手段に、ＣＰＵ７２が駆動状態
検出手段，変位量算出手段，プログラム実行手段，実測
値検出手段，及びパラメータ算出手段に相当し、ＣＰＵ
７２の処理の内、Ｓ３が駆動状態検出手段に、Ｓ４〜Ｓ
６が変位量算出手段に、Ｓ１１及びＳ３１がプログラム
実行手段に、Ｓ１５，Ｓ２５，Ｓ３５，及びＳ４５が実
測値検出手段に、Ｓ５１がパラメータ算出手段に、それ
ぞれ相当する処理である。

【００６３】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
１１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第１実施例と同じであり、制御
系の構成は次の点で異なる。すなわち、図１１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ＣＰＵ８２、ＲＡ
Ｍ８４、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、パソコン８
０からマイコン部７０へは加工プログラムＡ，Ｂ等が送
信される。また、マイコン部７０からパソコン８０へ
は、検出器４９を用いて検出した熱変位量の実測値等、
上記パラメータの算出に必要なデータが送信される。

【００６４】このため、パソコン８０では、前述の加工
プログラムＡ，Ｂをマイコン部７０に順次送信し、その
加工プログラムに対応した工作機械１０の制御をマイコ
ン部７０に実行させることができる（図８のＳ１１及び
Ｓ３１参照）。マイコン部７０は、加工プログラムＡ，
Ｂの実行中及び工作機械１０の停止中に、前述の実測タ
イミングで熱変位量の実測値を検出し（図８のＳ１５，
Ｓ２５，Ｓ３５，およびＳ４５参照）、パソコン８０へ
送信する。すると、パソコン８０では、前述のＳ５１と
同様に、パラメータ算出処理を実行する。

【００６５】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
例では、インタフェース８８を介して接続される工作機
械１０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に対する熱変位量パラメータの算出を行
うことができる。これに対して、前述の第１実施例で
は、本発明の熱変位量パラメータ算出装置が工作機械１
０と一体に装備されている。このため、工作機械１０を
初めて設置したり移設して使用環境が変化した場合や、
工作機械１０の特性に経時変化が発生した場合に、上記
パラメータの算出がその場で行える。従って、工作機械
１０の特性や使用環境に応じた上記パラメータを正確か
つ容易に算出することができ、延いては、その工作機械
１０の熱変位量を正確に算出して、ワークＷの加工精度
を向上させることができる。

【００６６】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、本発明は、最大変位量Ｌに
関連しない他のパラメータの算出に適用してもよく、テ
ーブル１４を移動させる機構に適用してもよい。

【００６７】また、上記各実施例では、工具Ｔを検出器
４９に接触させることによって主軸２８が所定位置に移
動したことを検出し、そのときのＺ軸制御系６０の駆動
量に基づいて熱変位量の実測値を検出しているが、実測
値検出手段としてはこの他種々の構成を採用することが
できる。例えば、工具Ｔを介さずに主軸２８を検出器４
９に直接接触させてもよく、主軸２８を側方から撮影
し、画像処理等によって熱変位量の実測値を検出しても
よい。更に、加工が施されたワークＷの寸法誤差をノギ
ス等によって測定し、その寸法誤差を熱変位量の実測値
として操作パネル２２から入力してもよい。この場合、
操作パネル２２及びその入力を読み込む処理が実測値検
出手段に相当する。但し、上記実施例の検出器４９を用
いた構成を採用すれば、検出器４９を増設しただけの簡
単な構成によって、工作機械１０の熱変位量の正確な実
測値を自動的に容易に検出することができる。従って、
装置の構成を簡略化して製造コストを低減すると共に、
一層正確かつ容易に上記パラメータを算出することがで
きる。

【００６８】また更に、上記実施例では、図８の処理を
実行するためのプログラムや加工プログラムＡ，ＢをＣ
ＰＵ７２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】 実施例の工作機械の検出器の構成を表す概略
図である。

【図２】 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３】 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４】 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５】 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６】 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７】 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８】 上記ＣＰＵが実行する熱変位量パラメータ算
出処理を表すフローチャートである。

【図９】 その処理で検出された実測値の変化を例示す
る説明図である。

【図１０】 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１１】 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１２】 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１３】 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 ４９…検出器 ６０…Ｚ軸
制御系 ７０…マイコン部 ７２，８２…ＣＰＵ ７
４，８４…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、与えられた加工プログラムに基づき上記駆動
   手段を制御する駆動制御手段と、を有する工作機械に装
   備され、 該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、その
   駆動状態と上記工作機械の熱変位量とを対応付ける所定
   の対応関係を参照して上記工作機械の熱変位量を算出
   し、その熱変位量を上記駆動制御手段が上記駆動手段を
   制御するに当たって考慮すべき補正値として提供する変
   位量算出手段と、 を備えた工作機械の熱変位量算出装置に対して使用さ
   れ、 上記変位量算出手段の上記熱変位量算出時に参照される
   上記対応関係を規定するパラメータを算出する工作機械
   の熱変位量パラメータ算出装置であって、 予め設定された複数の加工プログラムを記憶するプログ
   ラム記憶手段と、上記複数の 加工プログラムの内の一つに基づく制御を上
   記駆動制御手段に繰り返し実行させ、続いて、上記複数
   の加工プログラムの内の他のものに基づく制御を上記駆
   動手段に繰り返し実行させるプログラム実行手段と、 上記駆動制御手段が上記各加工プログラムに基づく制御
   を実行したとき、上記工作機械の熱変位量の実測値を検
   出する実測値検出手段と、 上記加工プログラムに対応する上記工作機械の駆動状態
   と、上記実測値検出手段が検出した上記熱変位量の実測
   値とに基づき、上記パラメータを算出するパラメータ算
   出手段と、 を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位量パラメー
   タ算出装置。
2. 【請求項２】 上記プログラム実行手段が、発熱量と放
   熱量とが均衡して上記熱変位量が飽和熱変位量となるま
   で同一の加工プログラムに基づく制御を上記駆動制御手
   段に繰り返し実行させ、上記工作機械を停止して上記工
   作機械の熱変位がなくなった後に他の加工プログラムに
   基づく制御を同様に実行させ、 上記実測値検出手段が、少なくとも上記各加工プログラ
   ムに対応する飽和熱変位量の実測値を検出し、 上記パラメータ算出手段が、上記各加工プログラムに対
   応する上記工作機械の駆動状態と、上記各加工プログラ
   ムに対応する飽和熱変位量の実測値とに基づき、上記工
   作機械の駆動状態と飽和熱変位量との対応関係を規定す
   るパラメータを算出することを特徴とする請求項１記載
   の工作機械の熱変位量パラメータ算出装置。
3. 【請求項３】 上記パラメータ算出手段が上記パラメー
   タの算出時に参照する上記工作機械の駆動状態、及び、
   上記パラメータによって上記飽和熱変位量との対応関係
   が規定される上記工作機械の駆動状態が、共に、上記駆
   動手段が上記加工手段または上記被加工物を単位時間当
   たりに移動させた平均移動距離であることを特徴とする
   請求項２記載の工作機械の熱変位量パラメータ算出装
   置。
4. 【請求項４】 上記実測値検出手段が、上記工作機械の
   熱変位量の実測値を、上記飽和熱変位量に達するまで所
   定時間毎に検出し、 上記パラメータ算出手段が、上記パラメータに加えて、
   上記工作機械の駆動時間と各時点で検出された上記熱変
   位量の実測値とに基づき、上記工作機械の駆動時間と熱
   変位量との対応関係を規定するパラメータを算出するこ
   とを特徴とする請求項２または３記載の工作機械の熱変
   位量パラメータ算出装置。
5. 【請求項５】 上記実測値検出手段が、上記工作機械の
   熱変位量の実測値を、上記工作機械を停止してから上記
   熱変位がなくなるまで所定時間毎に検出し、 上記パラメータ算出手段が、上記パラメータに加えて、
   上記工作機械の停止時間と各時点で検出された上記熱変
   位量の実測値とに基づき、上記工作機械の停止時間と残
   存する熱変位量との対応関係を規定するパラメータを算
   出することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載
   の工作機械の熱変位量パラメータ算出装置。
6. 【請求項６】 上記実測値検出手段が、 上記加工手段が上記被加工物に対する所定位置に相対移
   動したとき、その加工手段を検出する加工手段検出手段
   と、 上記駆動手段を制御して、上記加工手段を上記加工手段
   検出手段に検出される位置まで相対移動させる加工手段
   移動手段と、 を備え、該加工手段移動手段により、上記加工手段を上
   記加工手段検出手段に検出される位置まで相対移動させ
   るのに必要とした上記駆動手段の駆動量と、工作機械に
   熱変位が発生していないときに必要とされる上記駆動量
   とを比較し、その比較結果に基づいて上記実測値を検出
   することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
   工作機械の熱変位量パラメータ算出装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の工作機
   械の熱変位量パラメータ算出装置を装備したことを特徴
   とする工作機械。
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、与えられた加工プログラムに基づき上記駆動
   手段を制御する駆動制御手段と、を有する工作機械に装
   備され、 該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、その
   駆動状態と上記工作機械の熱変位量とを対応付ける所定
   の対応関係を参照して上記工作機械の熱変位量を算出
   し、その熱変位量を上記駆動制御手段が上記駆動手段を
   制御するに当たって考慮すべき補正値として提供する変
   位量算出手段と、 を備えた工作機械の熱変位量算出装置に対して使用さ
   れ、 上記変位量算出手段の上記熱変位量算出時に参照される
   上記対応関係を規定するパラメータ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、 予め設定された複数の加工プログラムを記憶する加工プ
   ログラム記憶部と、上記複数の 加工プログラムの内の一つに基づく制御を上
   記駆動制御手段に繰り返し実行させ、続いて、上記複数
   の加工プログラムの内の他のものに基づく制御を上記駆
   動手段に繰り返し実行させるプログラム実行処理、上記
   駆動制御手段が上記各加工プログラムに基づく制御を実
   行したとき上記工作機械の熱変位量の実測値を検出する
   実測値検出処理、及び、上記加工プログラムに対応する
   上記工作機械の駆動状態と上記実測値検出処理によって
   検出された上記熱変位量の実測値とに基づき上記パラメ
   ータを算出するパラメータ算出処理を、実行させるコン
   ピュータプログラムを記憶した処理記憶部と、 を備えたことを特徴とする記憶媒体。