JP4878949B2

JP4878949B2 - Calculation method of thermal displacement amount used for thermal displacement correction of machine tool, calculation system of thermal displacement amount, thermal displacement correction method of machine tool, and thermal displacement correction system

Info

Publication number: JP4878949B2
Application number: JP2006203234A
Authority: JP
Inventors: 英博
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008030127A

Description

本発明は、工作機械適所の熱変位量に基づいて工具と加工対象物との相対位置関係を補正するための工作機械の熱変位補正に用いられる熱変位量の演算方法、同熱変位量の演算システム、演算により得た熱変位量を用いた工作機械の熱変位補正方法、同工作機械の熱変位補正システムに関する。 The present invention relates to a method for calculating a thermal displacement amount used for correcting a thermal displacement of a machine tool for correcting a relative positional relationship between a tool and a workpiece based on a thermal displacement amount at a suitable position of the machine tool, The present invention relates to an arithmetic system, a thermal displacement correction method for a machine tool using a thermal displacement amount obtained by calculation, and a thermal displacement correction system for the machine tool.

近年、工作機械による加工対象物の加工においてはミクロンオーダーの超高精度の加工を要求される場合が多くなっているが、周囲環境の温度変化により生じる工作機械の熱変位はミクロンオーダーを超える場合が多く、この熱変位を抑えることなしに超高精度の加工を実現することは不可能となっている。このため以前より、超高精度の加工を行う工作機械では門型構造などの熱的な対称構造をとる手法等が用いられてきた。 In recent years, machining of workpieces with machine tools has often required micron-order ultra-high-precision machining, but the thermal displacement of machine tools caused by ambient temperature changes exceeds micron orders. Therefore, it is impossible to achieve ultra-high precision processing without suppressing this thermal displacement. For this reason, a method of taking a thermal symmetrical structure such as a portal structure has been used for machine tools that perform ultra-high precision machining.

しかしながら、門型構造ではアームが中央に張り出している等段取り時の問題が多く当然自動化には適さず、他の手段としては周囲環境の温度を高性能空調機により一定にする手法もあるが、高性能空調機は高価であるばかりか制御も難しく、更には建物の壁の断熱など十分な環境対策も採らなければならず、工作機械の製作コストも非常に高いものとなる。 However, the portal structure has many problems at the time of setup such as the arm projecting in the center, and naturally it is not suitable for automation, and as another means there is a method to make the temperature of the surrounding environment constant with a high-performance air conditioner, High-performance air conditioners are not only expensive, but also difficult to control. Furthermore, sufficient environmental measures such as thermal insulation of building walls must be taken, and the production cost of machine tools becomes very high.

このため従来より、熱変位はそもそも温度変化に起因して発生していることから、この温度を測定して工作機械の熱変位量を推測し、この熱変位量に基づいて工具と加工対象物との相対位置関係のずれをＮＣ制御により補正しようする試みが多数なされており、例えば、特許文献１にはこのような熱変位補正方法が開示されている。 For this reason, thermal displacement has conventionally occurred due to temperature changes in the first place, so this temperature is measured to estimate the amount of thermal displacement of the machine tool, and the tool and workpiece to be processed based on this amount of thermal displacement. Many attempts have been made to correct the deviation of the relative positional relationship by NC control by NC control. For example, Patent Document 1 discloses such a thermal displacement correction method.

すなわち、同文献１によれば、工作機械を構成するベースやコラムの適所の温度データを温度センサーにより検出するとともに、熱変位量データをも検出し、これら温度データと熱変位量データとの相関関係を多変量解析により関連づけて、この熱変位による工具と加工対象物との相対位置関係のずれを補正する構成を採用していた。 That is, according to the document 1, temperature data of appropriate positions of a base and a column constituting a machine tool are detected by a temperature sensor, thermal displacement data is also detected, and the correlation between these temperature data and thermal displacement data is detected. A configuration has been adopted in which the relationship is correlated by multivariate analysis to correct a shift in the relative positional relationship between the tool and the workpiece due to this thermal displacement.

特開平１１−５８１７９号公報JP-A-11-58179

ところで、上述した熱変位補正方法は、一般に、工具と加工対象物のそれぞれについてＸ軸（横方向）、Ｙ軸（縦方向）、Ｚ軸（鉛直方向）の各移動軸に対する標準熱変位量データ検出位置を定め、この標準熱変位量データ検出位置における工作機械適所の温度変化に関連する変位量、つまり、標準熱変位量データを検出し、この標準熱変位量データに基づいて多変量解析を行い温度データと標準熱変位量データとの相関関係を示す各移動軸の演算式を生成するとともに、この演算式を用いて工具と加工対象物それぞれの適所（熱変位量補正位置）における熱変位補正を行う方式を採用していた。 By the way, the above-described thermal displacement correction method generally uses standard thermal displacement data for each movement axis of the X axis (lateral direction), Y axis (longitudinal direction), and Z axis (vertical direction) for each of the tool and the workpiece. The detection position is determined, the displacement related to the temperature change of the machine tool at the standard thermal displacement data detection position, that is, the standard thermal displacement data is detected, and the multivariate analysis is performed based on the standard thermal displacement data. The calculation formula for each moving axis that shows the correlation between the temperature data and the standard thermal displacement data is generated, and the thermal displacement at the appropriate place (thermal displacement correction position) of the tool and workpiece using this calculation formula A correction method was adopted.

例えば、図５に形彫り放電加工装置を例示して示すように、工具電極Ｅ（工具）の右側端の上下方向中間位置をＹ軸方向の標準熱変位量データ検出位置α、工具電極Ｅの右側端下端位置を熱変位量補正位置βとしてＹ軸方向に熱変位する場合、標準熱変位量データ検出位置αにおける標準熱変位量データＹαを検出し、このＹαに基づいて多変量解析を行い熱変位量を演算する演算式を生成するとともに、標準熱変位量データ検出位置αと熱変位量補正位置βの熱変位量ＹαとＹβとは同じである仮定して、熱変位量補正位置βの熱変位量Ｙβは、上述した標準熱変位量データＹαに基づく演算式により演算して熱変位量補正位置βの熱変位補正を行うこととしていた。 For example, as shown in FIG. 5 exemplifying a die-sinking electric discharge machining apparatus, the vertical middle position of the right end of the tool electrode E (tool) is set as the standard thermal displacement amount data detection position α in the Y-axis direction and the tool electrode E. When thermal displacement is performed in the Y-axis direction with the lower right end position as the thermal displacement correction position β, the standard thermal displacement data Yα at the standard thermal displacement data detection position α is detected, and multivariate analysis is performed based on this Yα. An arithmetic expression for calculating the thermal displacement amount is generated, and the thermal displacement amount correction position β is assumed on the assumption that the thermal displacement amounts Yα and Yβ of the standard thermal displacement amount data detection position α and the thermal displacement amount correction position β are the same. The thermal displacement amount Yβ is calculated by an arithmetic expression based on the above-described standard thermal displacement amount data Yα to correct the thermal displacement at the thermal displacement amount correction position β.

しかしながら、図６に示すように、温度の不均一や機械的構造によって工作機械の構造体において歪みや撓み等の変形も複合的に生じて、例えば工具電極Ｅが傾斜する等したときは、標準熱変位量データ検出位置αの標準熱変位量データＹαと熱変位量補正位置βの熱変位量Ｙβとはそれぞれ変形に基づく変位量ΔＹαとΔＹβとが相違するのでＹαとＹβとは異なることとなる。 However, as shown in FIG. 6, when the tool electrode E is inclined, for example, when the deformation of the machine tool structure is complex due to uneven temperature or mechanical structure, for example, the tool electrode E is inclined, the standard The standard thermal displacement data Yα at the thermal displacement data detection position α and the thermal displacement data Yβ at the thermal displacement correction position β are different from Yα and Yβ because the displacements ΔYα and ΔYβ based on deformation are different. Become.

すなわち、図１０に具体例をもって示すように、標準熱変位量データ検出位置αにおける標準熱変位量データＹαに基づく演算式による演算値と熱変位量補正位置βにおける実測された熱変位量データＹβとは大きく相違し、工具電極Ｅと加工対象物との相対位置関係のずれを精度よく補正することができず、ミクロンオーダーの加工精度が要求される昨今の加工事情においては到底の顧客の満足に応えることができない。 That is, as shown in a specific example in FIG. 10, the calculated value based on the calculation formula based on the standard thermal displacement data Yα at the standard thermal displacement data detection position α and the measured thermal displacement data Yβ at the thermal displacement correction position β. The difference in the relative positional relationship between the tool electrode E and the workpiece cannot be corrected with high accuracy, and in the current machining situation where micron-order machining accuracy is required, the satisfaction of the customers is extremely high. Can not respond to.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、工作機械適所の温度データと、標準熱変位量データ検出位置において検出された標準熱変位量データに対し標準熱変位量データ検出位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して得られた補正ベースの標準熱変位量データと、の相関関係を多変量解析により演算式として得るとともに、この演算式に基づいて演算された補正ベースの標準熱変位量演算値に対し、熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して熱変位補正に用いられる熱変位量を演算し、更に該演算された熱変位量を用いて熱変位補正を行うことによって、熱により機械的構造に変形があっても精度よく工具と加工対象物との相対位置関係のずれを補正し加工精度の向上を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in the standard thermal displacement amount data detection position with respect to the temperature data of the appropriate position of the machine tool and the standard thermal displacement amount data detected at the standard thermal displacement amount data detection position. The correlation with the correction-based standard thermal displacement data obtained by adding or subtracting the displacement based on the deformation is obtained as an arithmetic expression by multivariate analysis, and the correction base calculated based on this arithmetic expression is obtained. The thermal displacement amount used for thermal displacement correction is calculated by adding or subtracting the displacement amount based on the deformation at the thermal displacement amount correction position to the standard thermal displacement amount calculation value, and further using the calculated thermal displacement amount The purpose is to improve the machining accuracy by correcting the displacement of the relative position between the tool and the workpiece with high accuracy even if the mechanical structure is deformed by heat by correcting the thermal displacement. To.

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、熱変位補正用の演算式を生成する多変量解析ステップを有し、多変量解析ステップにより生成された熱変位補正用の演算式を用いて熱変位量を演算する工作機械の熱変位補正に用いられる熱変位量の演算方法において、工作機械の適所に、温度データを検出する温度データ検出位置と、熱変位補正用の演算式を生成するために用いられる標準熱変位量データを検出する標準熱変位量データ検出位置と、熱変位補正用の演算式を用いて演算される熱変位量に基づいて熱変位補正を行う熱変位量補正位置と、を設定するとともに、温度データ検出位置において温度データを検出する温度データ検出ステップと、温度データ検出ステップにより検出された温度データに関連する標準熱変位量データ検出位置における軸方向に沿った方向の変位に基づく変位量と軸方向に対し傾斜する方向に生ずる工作機械の変形に基づく変位量とを含む標準熱変位量データを検出する標準熱変位量データ検出ステップと、工作機械の構造データと温度データに関連した傾斜の基点および傾斜の角度から標準熱変位量データ検出位置および熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を演算する変形変位量演算ステップと、標準熱変位量データ検出位置において検出された標準熱変位量データに対し、変形変位量演算ステップにより演算された標準熱変位量データ検出位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して標準熱変位量データから変形に基づく変位量を除き軸方向に沿った方向の変位に基づく変位量のみとした補正ベースの標準熱変位量データを得る標準熱変位量データ補正ステップと、を有し、多変量解析ステップは、温度データと標準熱変位量データ補正ステップにより得られた補正ベースの標準熱変位量データとの相関関係を多変量解析により演算式として得て熱変位補正用の演算式を生成するステップとするとともに、多変量解析ステップにより生成された熱変位補正用の演算式に基づいて演算された補正ベースの標準熱変位量演算値に対し、変形変位量演算ステップにより演算された熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して熱変位補正に用いられる熱変位量を演算する熱変位量演算ステップを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 has a multivariate analysis step for generating an arithmetic expression for thermal displacement correction, and uses the arithmetic expression for thermal displacement correction generated by the multivariate analysis step. In the thermal displacement calculation method used to correct the thermal displacement of the machine tool that calculates the thermal displacement, a temperature data detection position for detecting the temperature data and an equation for correcting the thermal displacement are generated at the appropriate location on the machine tool. Thermal displacement correction that performs thermal displacement correction based on the standard thermal displacement data detection position for detecting the standard thermal displacement data used to perform the thermal displacement and the thermal displacement calculated using the thermal displacement correction formula A temperature data detection step for detecting temperature data at the temperature data detection position, and a standard thermal displacement data detection related to the temperature data detected by the temperature data detection step. Standard thermal displacement amount data detecting step of detecting a standard thermal displacement data with respect to displacement in the axial direction and a displacement amount based on the deformation of the machine tool caused in a direction inclined based on the axial direction in the direction of displacement along at position A deformation displacement amount calculating step for calculating a displacement amount based on the deformation at the standard thermal displacement amount data detection position and the thermal displacement amount correction position from the inclination base point and the inclination angle related to the structure data and temperature data of the machine tool ; to standard thermal displacement data detected in a standard thermal displacement amount data detected position, addition or subtraction to standard thermal displacement amount of displacement due to the deformation of the calculated standard thermal displacement data detected position by the deformation displacement calculating step displacement only correction based standard thermal displacement amount based on the direction of displacement along the quantity data except axial displacement amount based on the deformation A standard thermal displacement amount data correction step for obtaining data, and the multivariate analysis step calculates a correlation between the temperature data and the correction-based standard thermal displacement amount data obtained by the standard thermal displacement amount data correction step. A step of generating an arithmetic expression for thermal displacement correction obtained as an arithmetic expression by multivariate analysis, and a correction-based standard heat calculated based on the arithmetic expression for thermal displacement correction generated by the multivariate analysis step Thermal displacement calculation step for calculating the thermal displacement used for thermal displacement correction by adding or subtracting the displacement based on deformation at the thermal displacement correction position calculated by the deformation displacement calculation step to the displacement calculation value It is characterized by having.

この発明によれば、温度データ検出位置において検出された温度データと、標準熱変位量データ検出位置において検出された標準熱変位量データに対し標準熱変位量データ検出位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して得られた補正ベースの標準熱変位量データと、の相関関係を多変量解析により演算式として得るとともに、この演算式に基づいて演算された補正ベースの標準熱変位量演算値に対し、熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して熱変位補正に用いられる熱変位量を演算することとしたので、工作機械の熱変位補正において熱や機械的構造による変形により標準熱変位量データ検出位置と熱変位量補正位置との間に熱変位量の相違があっても、熱変位量補正位置における熱変位量を正確に演算することができる。 According to the present invention, the displacement amount based on the deformation at the standard thermal displacement amount data detection position is calculated with respect to the temperature data detected at the temperature data detection position and the standard thermal displacement amount data detected at the standard thermal displacement amount data detection position. The correlation with the correction-based standard thermal displacement data obtained by addition or subtraction is obtained as an arithmetic expression by multivariate analysis, and the correction-based standard thermal displacement calculation value calculated based on this arithmetic expression On the other hand, since the amount of thermal displacement used for the thermal displacement correction is calculated by adding or subtracting the amount of displacement based on the deformation at the thermal displacement correction position, depending on the heat and mechanical structure in the thermal displacement correction of the machine tool Even if there is a difference in thermal displacement between the standard thermal displacement data detection position and the thermal displacement correction position due to deformation, the thermal displacement at the thermal displacement correction position is corrected. It can be calculated to.

請求項１に記載の工作機械の熱変位補正に用いられる熱変位量の演算方法により演算された熱変位量を用いて熱変位量補正位置における熱変位補正を行うこととすれば、熱や機械的構造による変形があっても正確な熱変位量に基づいて熱変位量補正位置における熱変位補正を行うことができるので、精度よく工具と加工対象物との相対位置関係のずれを補正することができる（請求項２）。 If the thermal displacement correction at the thermal displacement correction position is performed using the thermal displacement calculated by the thermal displacement calculation method used for the thermal displacement correction of the machine tool according to claim 1, Even if there is a deformation due to the mechanical structure, the thermal displacement correction at the thermal displacement correction position can be performed based on the accurate thermal displacement, so that the deviation of the relative positional relationship between the tool and the workpiece can be corrected accurately. (Claim 2).

請求項３の発明は、熱変位補正用の演算式を生成する多変量解析手段を有し、前記多変量解析手段により生成された熱変位補正用の演算式を用いて熱変位量を演算する工作機械の熱変位補正に用いられる熱変位量の演算システムにおいて、工作機械の適所に、温度データを検出する温度データ検出位置と、前記熱変位補正用の演算式を生成するために用いられる標準熱変位量データを検出する標準熱変位量データ検出位置と、前記熱変位補正用の演算式を用いて演算される熱変位量に基づいて熱変位補正を行う熱変位量補正位置と、を設定するとともに、前記温度データ検出位置において温度データを検出する温度データ検出手段と、前記温度データ検出手段により検出された温度データに関連する前記標準熱変位量データ検出位置における軸方向に沿った方向の変位に基づく変位量と軸方向に対し傾斜する方向に生ずる工作機械の変形に基づく変位量とを含む標準熱変位量データを検出する標準熱変位量データ検出手段と、工作機械の構造データと温度データに関連した傾斜の基点および傾斜の角度から前記標準熱変位量データ検出位置および前記熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を演算する変形変位量演算手段と、前記標準熱変位量データ検出位置において検出された標準熱変位量データに対し、前記変形変位量演算手段により演算された前記標準熱変位量データ検出位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して標準熱変位量データから変形に基づく変位量を除き軸方向に沿った方向の変位に基づく変位量のみとした補正ベースの標準熱変位量データを得る標準熱変位量データ補正手段と、を有し、前記多変量解析手段は、前記温度データと前記標準熱変位量データ補正手段により得られた補正ベースの標準熱変位量データとの相関関係を多変量解析により演算式として得て前記熱変位補正用の演算式を生成する構成とするとともに、前記多変量解析手段により生成された前記熱変位補正用の演算式に基づいて演算された補正ベースの標準熱変位量演算値に対し、前記変形変位量演算手段により演算された前記熱変位量補正位置における変形に基づく変位量を加算若しくは減算して前記熱変位補正に用いられる熱変位量を演算する熱変位量演算手段を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided multivariate analysis means for generating an arithmetic expression for thermal displacement correction, and the thermal displacement amount is calculated using the arithmetic expression for thermal displacement correction generated by the multivariate analysis means. In a thermal displacement calculation system used for thermal displacement correction of a machine tool, a standard used for generating a temperature data detection position for detecting temperature data and an arithmetic expression for correcting the thermal displacement at an appropriate position of the machine tool A standard thermal displacement amount data detection position for detecting thermal displacement amount data and a thermal displacement amount correction position for performing thermal displacement correction based on the thermal displacement amount calculated using the thermal displacement correction formula are set. as well as, in the temperature and the temperature data detecting means for detecting the temperature data in the data detection position, the standard thermal displacement amount data detecting location associated with the temperature data detected by the temperature data detecting means And the standard thermal displacement amount data detecting means for detecting a standard thermal displacement data including the displacement due to the deformation of the machine tool caused in a direction inclined with respect to the displacement amount in the axial direction based on the direction of displacement along the direction, tool Deformation displacement amount calculation means for calculating a displacement amount based on deformation at the standard thermal displacement amount data detection position and the thermal displacement amount correction position from an inclination base point and an inclination angle related to machine structure data and temperature data; and to standard thermal displacement data detected in a standard thermal displacement amount data detected position, the standard by adding or subtracting the displacement amount based on variations in the calculated the standard thermal displacement amount data detected position by the deformation displacement calculating means displacement only correction based standard thermal displacement data based on the direction of displacement along the thermal displacement amount data except axial displacement amount based on the deformation A standard thermal displacement amount data correction means for obtaining, and the multivariate analysis means obtains a correlation between the temperature data and the correction-based standard thermal displacement amount data obtained by the standard thermal displacement amount data correction means. A correction base obtained as an arithmetic expression by multivariate analysis and generating the arithmetic expression for thermal displacement correction, and a correction base calculated based on the arithmetic expression for thermal displacement correction generated by the multivariate analysis means The thermal displacement amount used for the thermal displacement correction is calculated by adding or subtracting the displacement amount based on the deformation at the thermal displacement amount correction position calculated by the deformation displacement amount calculation means to the standard thermal displacement amount calculation value of And a thermal displacement amount calculating means.

請求項３に記載の工作機械の熱変位補正に用いられる熱変位量の演算システムにより演算された熱変位量を用いて熱変位量補正位置における熱変位補正を行うこととすれば、熱や機械的構造による変形があっても正確な熱変位量に基づいて熱変位量補正位置における熱変位補正を行うことができるので、精度よく工具と加工対象物との相対位置関係のずれを補正することができる（請求項４）。 If the thermal displacement correction at the thermal displacement correction position is performed using the thermal displacement calculated by the thermal displacement calculation system used for the thermal displacement correction of the machine tool according to claim 3, Even if there is a deformation due to the mechanical structure, the thermal displacement correction at the thermal displacement correction position can be performed based on the accurate thermal displacement, so that the deviation of the relative positional relationship between the tool and the workpiece can be corrected accurately. (Claim 4).

本発明によれば、熱や機械的構造による変形があっても精度よく工具と加工対象物との相対位置関係のずれを補正し加工精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, even if there is a deformation due to heat or a mechanical structure, it is possible to correct the deviation of the relative positional relationship between the tool and the workpiece and improve the machining accuracy.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る熱変位補正方法を採用した放電加工装置（工作機械）の概略を示す構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an electric discharge machining apparatus (machine tool) employing a thermal displacement correction method according to an embodiment of the present invention.

同図を参照して放電加工装置の概要を説明すると、放電加工装置１は、ベース２、コラム３、ヘッド４、および定盤５等の各構造体を有しており、放電加工装置１に併設された電源６を含む制御装置７によりヘッド４に装着された工具電極Ｅ（工具）と定盤５に備えられたワークＷ（加工対象物）との間に形成される間隙（極間）に一定の電圧を印加して放電を発生させつつ、放電加工装置１の内部に収納された移動手段、Ｘ軸（横方向）、Ｙ軸（縦方向）、Ｚ軸（鉛直方向）の各軸モータ８の速度を所定に制御して工具電極ＥとワークＷとの相対位置関係を変更し、ワークＷを所望の形状に加工する構成となっている。そして、放電加工装置１の構造体等には適所に温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８、標準熱変位量データ検出位置α、および熱変位量補正位置βが設定されている。 The outline of the electric discharge machining apparatus will be described with reference to the same drawing. The electric discharge machining apparatus 1 has structures such as a base 2, a column 3, a head 4, and a surface plate 5. A gap (between the poles) formed between the tool electrode E (tool) mounted on the head 4 by the control device 7 including the power supply 6 provided and the work W (workpiece) provided on the surface plate 5. Each of the moving means, X axis (lateral direction), Y axis (longitudinal direction), and Z axis (vertical direction) accommodated in the electric discharge machining apparatus 1 while applying a constant voltage to the electric discharge machine 1 The speed of the motor 8 is controlled to a predetermined value to change the relative positional relationship between the tool electrode E and the workpiece W, and the workpiece W is processed into a desired shape. Further, temperature data detection positions T1,..., T8, a standard thermal displacement amount data detection position α, and a thermal displacement amount correction position β are set at appropriate positions on the structure of the electric discharge machining apparatus 1.

温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８は、熱変位補正用の演算式および該演算式を用いて演算される熱変位量補正位置βにおける熱変位量を得るべく各温度データｔ１，…，ｔ８を検出するための位置であり、ベース２に３点（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）、コラム３に２点（Ｔ４、Ｔ５）、ヘッド４に２点（Ｔ６、Ｔ７）、更には放電加工装置１が配設されている加工室内に１点（Ｔ８）設定されている。 The temperature data detection positions T1,..., T8 are obtained by calculating the temperature data t1,..., T8 in order to obtain the thermal displacement correction calculation formula and the thermal displacement amount at the thermal displacement correction position β calculated using the calculation formula. This is a position for detection, 3 points (T1, T2, T3) on the base 2, 2 points (T4, T5) on the column 3, 2 points (T6, T7) on the head 4, and the electric discharge machine 1 One point (T8) is set in the processing chamber.

標準熱変位量データ検出位置αは、熱変位補正用の演算式を生成するために用いられる標準熱変位量データを検出するための位置であり、工具電極Ｅおよび定盤５のそれぞれに各移動軸に対し設定されている。例えば、工具電極ＥのＹ軸方向の熱変位補正においては、上述の図５および図６に示すように、工具電極Ｅの右側端の上下方向中間位置が標準熱変位量データ検出位置αに設定されている。実際の標準熱変位量データの検出に際しては、工具電極Ｅおよび定盤５に代えてこれらの相当位置に基準球と呼ばれる治具を設置して標準熱変位量データを検出する。なお、標準熱変位量データ検出位置αにおいて更に温度データを検出する構成としてもよい。 The standard thermal displacement amount data detection position α is a position for detecting standard thermal displacement amount data used for generating an arithmetic expression for thermal displacement correction, and moves to each of the tool electrode E and the surface plate 5. It is set for the axis. For example, in the thermal displacement correction of the tool electrode E in the Y-axis direction, as shown in FIGS. 5 and 6, the intermediate position in the vertical direction of the right end of the tool electrode E is set as the standard thermal displacement amount data detection position α. Has been. When detecting the actual standard thermal displacement data, a jig called a reference sphere is installed at the corresponding position instead of the tool electrode E and the surface plate 5 to detect the standard thermal displacement data. In addition, it is good also as a structure which detects temperature data further in the standard thermal displacement amount data detection position (alpha).

熱変位量補正位置βは、熱変位補正用の演算式を用いて演算される熱変位量に基づいて熱変位補正を行う位置であり、工具電極Ｅおよび定盤５のそれぞれに設定される。例えば、工具電極ＥのＹ軸方向の熱変位補正においては、上述の図５および図６に示すように、工具電極Ｅの右側端下端位置が熱変位量補正位置βに設定される。なお、熱変位量補正位置βにおいて更に温度データを検出する構成としてもよい。また、熱変位量補正位置βを標準熱変位量データ検出位置αと重複する位置に設定し、標準熱変位量データ検出位置αにおいて熱変位補正を行う構成としてもよい。 The thermal displacement correction position β is a position where the thermal displacement correction is performed based on the thermal displacement amount calculated using the thermal displacement correction arithmetic expression, and is set in each of the tool electrode E and the surface plate 5. For example, in the thermal displacement correction of the tool electrode E in the Y-axis direction, the lower right end position of the tool electrode E is set as the thermal displacement correction position β as shown in FIGS. Note that temperature data may be further detected at the thermal displacement correction position β. Alternatively, the thermal displacement correction position β may be set to a position overlapping the standard thermal displacement data detection position α, and the thermal displacement correction may be performed at the standard thermal displacement data detection position α.

制御装置７は、図２に示すように、多変量解析による熱変位補正用の演算式の生成システム１０および同生成システム１０により生成された演算式を用いて演算される熱変位量の演算システム２０を含んでいる。そして、制御装置７は、熱変位量の演算システム２０により演算された熱変位量を用いて熱変位量補正位置βにおける熱変位補正、すなわち各軸モータ８の速度制御、を行うことにより、構造体の熱変位による工具電極ＥとワークＷとの相対位置関係のずれを補正する機能を有している。 As shown in FIG. 2, the control device 7 includes a generation system 10 for calculating a thermal displacement correction by multivariate analysis and a calculation system for the thermal displacement calculated using the calculation formula generated by the generation system 10. 20 is included. Then, the control device 7 uses the thermal displacement amount calculated by the thermal displacement amount calculation system 20 to perform thermal displacement correction at the thermal displacement amount correction position β, that is, speed control of each axis motor 8, thereby It has a function of correcting a shift in the relative positional relationship between the tool electrode E and the workpiece W due to thermal displacement of the body.

演算式の生成システム１０は、第１温度データ検出部１１、第１温度データ記憶部１２、標準熱変位量データ検出部１３、標準熱変位量データ記憶部１４、第１変形変位量演算部１５、標準熱変位量データ補正部１６、および多変量解析部１７を有しており、これら各部が相互に機能して熱変位補正用の演算式を生成することができる。 An arithmetic expression generation system 10 includes a first temperature data detection unit 11, a first temperature data storage unit 12, a standard thermal displacement amount data detection unit 13, a standard thermal displacement amount data storage unit 14, and a first deformation displacement amount calculation unit 15. The standard thermal displacement amount data correction unit 16 and the multivariate analysis unit 17 are included, and these units can function together to generate an arithmetic expression for thermal displacement correction.

第１温度データ検出部１１は温度データ検出器を有しており、この温度データ検出器により温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８における各温度データｔ１，…，ｔ８を検出するとともに、この検出された温度データｔ１，…，ｔ８を第１温度データ記憶部１２に出力する機能を有している。
第１温度データ記憶部１２は、第１温度データ検出部１１により検出された温度データｔ１，…，ｔ８を記憶するとともに、この温度データｔ１，…，ｔ８を第１変形変位量演算部１５に出力する機能を有している。 The first temperature data detection unit 11 has a temperature data detector. The temperature data detector detects the temperature data t1,..., T8 at the temperature data detection positions T1,. The temperature data t1,..., T8 is output to the first temperature data storage unit 12.
The first temperature data storage unit 12 stores the temperature data t1,..., T8 detected by the first temperature data detection unit 11, and the temperature data t1,. It has a function to output.

標準熱変位量データ検出部１３は熱変位量データ検出器を有しており、第１温度データ検出部１１により検出された温度データｔ１，…，ｔ８に関連する標準熱変位量データ検出位置αにおける標準熱変位量データを熱変位量データ検出器により検出するとともに、この検出された標準熱変位量データを標準熱変位量データ記憶部１４に出力する機能を有している。
標準熱変位量データ記憶部１４は、標準熱変位量データ検出部１３により検出された標準熱変位量データを記憶するとともに、この標準熱変位量データを標準熱変位量データ補正部１６に出力する機能を有している。 The standard thermal displacement data detector 13 includes a thermal displacement data detector, and a standard thermal displacement data detection position α related to the temperature data t1,..., T8 detected by the first temperature data detector 11. Is detected by a thermal displacement data detector, and the detected standard thermal displacement data is output to the standard thermal displacement data storage unit 14.
The standard thermal displacement amount data storage unit 14 stores the standard thermal displacement amount data detected by the standard thermal displacement amount data detection unit 13 and outputs the standard thermal displacement amount data to the standard thermal displacement amount data correction unit 16. It has a function.

例えば、上述した図６と同様に、工具電極ＥにおいてＹ軸方向に変形に基づく変位を含んで熱変位する場合、標準熱変位量データ記憶部１４は、標準熱変位量データ検出部１３により検出された標準熱変位量データ検出位置αにおける標準熱変位量データＹαを取り込み記憶する。 For example, as in FIG. 6 described above, when the tool electrode E performs thermal displacement including displacement based on deformation in the Y-axis direction, the standard thermal displacement amount data storage unit 14 is detected by the standard thermal displacement amount data detection unit 13. The standard thermal displacement data Yα at the detected standard thermal displacement data detection position α is captured and stored.

第１変形変位量演算部１５には、放電加工装置１の各種構造データと、第１温度データ検出部１１により検出された各種温度データｔ１，…，ｔ８と関連した各構造体の変形を特定するデータと、以下の数１および数２に示す演算式等と、が予め格納されており、これらデータ、演算式、および第１温度データ記憶部１２から入力した温度データｔ１，…，ｔ８等に基づいて標準熱変位量データ検出位置αにおける特定された変形に基づく変位量を演算し、かつ、この変位量を標準熱変位量データ補正部１６に出力する機能を有している。 The first deformation displacement amount calculation unit 15 specifies the deformation of each structure related to the various structure data of the electric discharge machining apparatus 1 and the various temperature data t1, ..., t8 detected by the first temperature data detection unit 11. And the arithmetic expressions shown in the following equations 1 and 2 are stored in advance. These data, the arithmetic expressions, and the temperature data t1,..., T8 input from the first temperature data storage unit 12, etc. The displacement amount based on the specified deformation at the standard thermal displacement amount data detection position α is calculated based on the above, and the displacement amount is output to the standard thermal displacement amount data correction unit 16.

すなわち、図７に示すようにヘッド４における変形により工具電極ＥがＡを基点として角度θ１をもって傾斜する場合（Ａを中心として角度θ１をもって回転移動する場合）を示すように、例えば、第１変形変位量演算部１５は、予め格納されているデータと第１温度データ記憶部１２から入力した温度データｔ１，…，ｔ８とからヘッド４における変形を特定し、更にこの特定された変形から工具電極Ｅの傾斜の基点Ａと傾斜角度θ１を特定して以下の手法に従いこの変形に基づく変位量を演算する。 That is, as shown in FIG. 7, for example, as shown in the case where the tool electrode E tilts at an angle θ1 with respect to A as a base point due to the deformation in the head 4 (when the tool electrode E rotates at an angle θ1 around A), The displacement amount calculation unit 15 specifies the deformation in the head 4 from the data stored in advance and the temperature data t1,..., T8 input from the first temperature data storage unit 12, and further determines the tool electrode from the specified deformation. The base point A and the inclination angle θ1 of the inclination of E are specified, and the displacement amount based on this deformation is calculated according to the following method.

つまり、変形に基づく変位量を含んだ熱変位後の標準熱変位量データ検出位置をα２、α２から変形に基づく変位量を減算した（除いた）場合の標準熱変位量データ検出位置をα１と改めて定義すると、線分Ａα１とＡα２のなす角がθ１となり、更にα１から直上の線分と該線分に対する基点Ａからの垂線との交点をＢ、基点Ａから直下の線分と該線分に対するα２を基点とした垂線との交点をＣ、線分Ｂα１と線分Ｃα２との交点をＤ、線分ＡＢと線分Ａα２とのなす角をθ２とすると、以下の数１および数２により変形に基づく変位量Ｄα２（＝ΔＹα）が演算される。 In other words, the standard thermal displacement amount data detection position after the thermal displacement including the displacement amount based on the deformation is α2, and the standard thermal displacement amount data detection position when the displacement amount based on the deformation is subtracted (excluded) from α2 is α1. When the definition is made again, the angle formed by the line segments Aα1 and Aα2 is θ1, and the intersection of the line segment directly above α1 and the perpendicular line from the base point A to the line segment is B, and the line segment immediately below the base point A and the line segment Assuming that the intersection of the perpendicular line with α2 as a base point is C, the intersection of the line segment Bα1 and the line segment Cα2 is D, and the angle between the line segment AB and the line segment Aα2 is θ2, the following equations 1 and 2 A displacement amount Dα2 (= ΔYα) based on the deformation is calculated.

［数１］
Ｄα２（＝ΔＹα）＝Ａα２×ｓｉｎ（９０°−θ２）−ＣＤ
［数２］
ＣＤ＝ＡＢ＝Ａα１×ｃｏｓ（θ１＋θ２）
なお、第１変形変位量演算部１５に公知若しくは周知の構造解析式を予め格納し、この構造解析式により上述した変形に基づく変位量ΔＹαを演算することとしてもよい。 [Equation 1]
Dα2 (= ΔYα) = Aα2 × sin (90 ° −θ2) −CD
[Equation 2]
CD = AB = Aα1 × cos (θ1 + θ2)
Note that a known or well-known structural analysis formula may be stored in the first deformation displacement amount calculation unit 15 in advance, and the displacement amount ΔYα based on the above-described deformation may be calculated using this structural analysis formula.

標準熱変位量データ補正部１６は、標準熱変位量データ記憶部１４から入力した標準熱変位量データに対し、第１変形変位量演算部１５から入力した変形に基づく変位量を加算若しくは減算し（第１変形変位量演算部１５から入力した変形に基づく変位量を除いて）補正ベースの標準熱変位量データを得るとともに、この補正ベースの標準熱変位量データを多変量解析部１７に出力する機能を有している。 The standard thermal displacement amount data correction unit 16 adds or subtracts the displacement amount based on the deformation input from the first deformation displacement amount calculation unit 15 to the standard thermal displacement amount data input from the standard thermal displacement amount data storage unit 14. The correction-based standard thermal displacement data is obtained (excluding the displacement based on the deformation input from the first deformation displacement calculator 15), and the correction-based standard thermal displacement data is output to the multivariate analyzer 17. It has a function to do.

すなわち、図６においては、標準熱変位量データ補正部１６は、標準熱変位量データＹαから変形に基づく変位量ΔＹαを減算し、補正ベースの標準熱変位量データｙαを得る。 That is, in FIG. 6, the standard thermal displacement amount data correction unit 16 subtracts the displacement amount ΔYα based on deformation from the standard thermal displacement amount data Yα to obtain correction-based standard thermal displacement amount data yα.

多変量解析部１７は、第１温度データ検出部１１において検出された温度データｔ１，…，ｔ８と標準熱変位量データ補正部１６から入力した補正ベースの標準熱変位量データとの相関関係を演算式として得て熱変位補正用の演算式を生成すべく、温度データｔ１，…，ｔ８と補正ベースの標準熱変位量データとに基づいて多変量解析を行い、数３に示すように各温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８に対応する係数ＡＴ１，…，ＡＴ８と定数Ｂとを求め、かつ、生成した演算式を制御信号に変換して後述する熱変位量の演算システム２０の補正ベース標準熱変位量演算部２３に出力する機能を有している。なお、多変量解析とは、ある変数（目的変数）とこの変数に影響する変数（説明変数）との相関関係式を求める解析手法であり、特に説明変数が２つ以上の場合をいう。本実施形態にあっては、目的変数を標準熱変位量データ、説明変数を温度データとして多変量解析を行っている。
［数３］
yα（＝ｙβ）＝ＡＴ１×ｔ１＋ＡＴ２×ｔ２＋ＡＴ３×ｔ３＋ＡＴ４×ｔ４
＋ＡＴ５×ｔ５＋ＡＴ６×ｔ６＋ＡＴ７×ｔ７＋ＡＴ８×ｔ８＋Ｂ The multivariate analysis unit 17 calculates the correlation between the temperature data t1,..., T8 detected by the first temperature data detection unit 11 and the correction-based standard thermal displacement data input from the standard thermal displacement data correction unit 16. Multivariate analysis is performed on the basis of the temperature data t1,..., T8 and the correction-based standard thermal displacement data in order to obtain an arithmetic expression for thermal displacement correction obtained as an arithmetic expression. The coefficient AT1,..., AT8 corresponding to the temperature data detection positions T1,..., T8 and the constant B are obtained, and the generated arithmetic expression is converted into a control signal to be described later. It has a function of outputting to the standard thermal displacement amount calculation unit 23. The multivariate analysis is an analysis method for obtaining a correlation expression between a variable (object variable) and a variable (explanatory variable) that affects the variable, and particularly refers to a case where there are two or more explanatory variables. In the present embodiment, multivariate analysis is performed using the objective variable as standard thermal displacement data and the explanatory variable as temperature data.
[Equation 3]
yα (= yβ) = AT1 × t1 + AT2 × t2 + AT3 × t3 + AT4 × t4
+ AT5 × t5 + AT6 × t6 + AT7 × t7 + AT8 × t8 + B

熱変位量の演算システム２０は、第２温度データ検出部２１、第２温度データ記憶部２２、補正ベース標準熱変位量演算部２３、第２変形変位量演算部２４、および熱変位量演算部２５を有しており、これら各部が相互に機能して熱変位量補正位置βにおける熱変位補正に用いられる熱変位量を演算することができる。 The thermal displacement calculation system 20 includes a second temperature data detection unit 21, a second temperature data storage unit 22, a correction base standard thermal displacement calculation unit 23, a second deformation displacement calculation unit 24, and a thermal displacement calculation unit. 25, and these parts function together to calculate the thermal displacement amount used for thermal displacement correction at the thermal displacement correction position β.

第２温度データ検出部２１は温度データ検出器を有しており、この温度データ検出器により温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８における各温度データｔ１，…，ｔ８を検出するとともに、この検出された温度データｔ１，…，ｔ８を第２温度データ記憶部２２に出力する機能を有している。なお、第２温度データ検出部２１には上述した第１温度データ検出部１１を用いて、この第１温度データ検出部１１により検出された温度データｔ１，…，ｔ８を第２温度データ記憶部２２に出力する構成としてもよい。 The second temperature data detector 21 has a temperature data detector. The temperature data detector detects the temperature data t1,..., T8 at the temperature data detection positions T1,. The temperature data t1,..., T8 is output to the second temperature data storage unit 22. The second temperature data detection unit 21 uses the first temperature data detection unit 11 described above, and the temperature data t1,..., T8 detected by the first temperature data detection unit 11 is stored in the second temperature data storage unit. It is good also as a structure output to 22.

第２温度データ記憶部２２は、第２温度データ検出部２１により検出された温度データｔ１，…，ｔ８を記憶するとともに、この温度データｔ１，…，ｔ８を補正ベース標準熱変位量演算部２３および第２変形変位量演算部２４に出力する機能を有している。なお、第２温度データ記憶部２２には上述した第１温度データ記憶部１２を用いて、この第１温度データ記憶部１２に記憶された温度データｔ１，…，ｔ８を補正ベース標準熱変位量演算部２３および第２変形変位量演算部２４に出力する構成としてもよい。 The second temperature data storage unit 22 stores the temperature data t1,..., T8 detected by the second temperature data detection unit 21, and uses the temperature data t1,. And a function of outputting to the second deformation displacement amount calculation unit 24. The second temperature data storage unit 22 uses the first temperature data storage unit 12 described above, and the temperature data t1,..., T8 stored in the first temperature data storage unit 12 are corrected base standard thermal displacement amounts. It is good also as a structure output to the calculating part 23 and the 2nd deformation displacement amount calculating part 24. FIG.

補正ベース標準熱変位量演算部２３には、演算式の生成システム１０の多変量解析部１７から入力した熱変位補正用の演算式と第２温度データ記憶部２２から入力した温度データｔ１，…，ｔ８とに基づいて補正ベースの標準熱変位量（図６のｙβ（＝ｙα）に相当）を演算し、かつ、この補正ベースの標準熱変位量演算値を熱変位量演算部２５に出力する機能を有している。 In the correction base standard thermal displacement amount calculation unit 23, the thermal displacement correction calculation formula input from the multivariate analysis unit 17 of the calculation formula generation system 10 and the temperature data t1,... Input from the second temperature data storage unit 22. , T8, the correction-based standard thermal displacement (corresponding to yβ (= yα) in FIG. 6) is calculated, and the correction-based standard thermal displacement calculation value is output to the thermal displacement calculation unit 25. It has a function to do.

第２変形変位量演算部２４には、放電加工装置１の各種構造データと、第２温度データ検出部２１により検出された各種温度データｔ１，…，ｔ８と関連した各構造体の変形を特定するデータと、以下の数４および数５に示す演算式等と、が予め格納されており、これらデータ、演算式、および第２温度データ記憶部２２から入力した温度データｔ１，…，ｔ８等に基づいて熱変位量補正位置βにおける特定された変形に基づく変位量を演算し、かつ、この変位量を熱変位量演算部２５に出力する機能を有している。 In the second deformation displacement amount calculation unit 24, various structural data of the electric discharge machining apparatus 1 and deformation of each structural body related to the various temperature data t1, ..., t8 detected by the second temperature data detection unit 21 are specified. And the arithmetic expressions shown in the following equations 4 and 5 are stored in advance. These data, the arithmetic expressions, and the temperature data t1,..., T8 inputted from the second temperature data storage unit 22, etc. The displacement amount based on the specified deformation at the thermal displacement amount correction position β is calculated based on the above, and the displacement amount is output to the thermal displacement amount calculation unit 25.

すなわち、図８に示すようにヘッド４における変形により工具電極ＥがＡを基点として角度θ１をもって傾斜する場合（Ａを中心として角度θ１をもって回転移動する場合）を示すように、例えば、第２変形変位量演算部２４は、予め格納されているデータと第２温度データ記憶部２２から入力した温度データｔ１，…，ｔ８とからヘッド４における変形を特定し、更にこの特定された変形から工具電極Ｅの傾斜の基点Ａと傾斜角度θ１を特定して以下の手法に従いこの変形に基づく変位量を演算する。 That is, as shown in FIG. 8, for example, when the tool electrode E tilts at an angle θ1 with respect to A as a base point due to the deformation in the head 4 (when the tool electrode E rotates at an angle θ1 around A), for example, the second deformation The displacement amount calculation unit 24 specifies the deformation in the head 4 from the data stored in advance and the temperature data t1,..., T8 input from the second temperature data storage unit 22, and further determines the tool electrode from the specified deformation. The base point A and the inclination angle θ1 of the inclination of E are specified, and the displacement amount based on this deformation is calculated according to the following method.

つまり、変形に基づく変位量を含んだ熱変位後の熱変位量補正位置をβ２、β２から変形に基づく変位量を減算した（除いた）場合の熱変位量補正位置をβ１と改めて定義すると、線分Ａβ１とＡβ２のなす角がθ１となり、更にβ１から直上の線分と該線分に対する基点Ａからの垂線との交点をＢ´、基点Ａから直下の線分と該線分に対するβ２を基点とした垂線との交点をＣ´、線分Ｂ´β１と線分Ｃ´β２との交点をＤ´、線分ＡＢ´と線分Ａβ２とのなす角をθ２´とすると、以下の数４および数５により変形に基づく変位量Ｄ´β２（＝ΔＹβ）が演算される。 That is, if the thermal displacement correction position after the thermal displacement including the displacement based on deformation is defined as β1, the thermal displacement correction position when the displacement based on the deformation is subtracted (excluded) from β2, β1 is defined again. The angle formed by the line segments Aβ1 and Aβ2 is θ1, and further, the intersection point of the line segment immediately above β1 and the perpendicular line from the base point A to the line segment is B ′, the line segment immediately below the base point A and β2 to the line segment is Assuming that the intersection point with the perpendicular line as the base point is C ′, the intersection point between the line segment B′β1 and the line segment C′β2 is D ′, and the angle between the line segment AB ′ and the line segment Aβ2 is θ2 ′, the following number The displacement amount D′ β2 (= ΔYβ) based on the deformation is calculated by 4 and Equation 5.

［数４］
Ｄ´β２（＝ΔＹβ）＝Ａβ２×ｓｉｎ（９０°−θ２´）−Ｃ´Ｄ´
［数５］
Ｃ´Ｄ´＝ＡＢ´＝Ａβ１×ｃｏｓ（θ１＋θ２´）
なお、第２変形変位量演算部２４に公知若しくは周知の構造解析式を予め格納し、この構造解析式により上述した変形に基づく変位量ΔＹβを演算することとしてもよい。 [Equation 4]
D′ β2 (= ΔYβ) = Aβ2 × sin (90 ° −θ2 ′) − C′D ′
[Equation 5]
C′D ′ = AB ′ = Aβ1 × cos (θ1 + θ2 ′)
Note that a known or well-known structural analysis formula may be stored in advance in the second deformation displacement amount calculation unit 24, and the displacement amount ΔYβ based on the above-described deformation may be calculated using this structural analysis formula.

熱変位量演算部２５は、補正ベース標準熱変位量演算部２３から入力した補正ベースの標準熱変位量演算値に対し、第２変形変位量演算部２４から入力した変形に基づく変位量を加算若しくは減算して（第２変形変位量演算部２４から入力した変形に基づく変位量を含めて）熱変位量補正位置βにおける熱変位補正に用いられる熱変位量を演算し、かつ、この演算値を制御信号に変換して各軸モータ８に出力する機能を有している。 The thermal displacement calculation unit 25 adds the displacement based on the deformation input from the second deformation displacement calculation unit 24 to the correction base standard thermal displacement calculation value input from the correction base standard thermal displacement calculation unit 23. Alternatively, the thermal displacement amount used for the thermal displacement correction at the thermal displacement amount correction position β is calculated by subtraction (including the displacement amount based on the deformation input from the second deformation displacement amount calculation unit 24), and the calculated value Is converted into a control signal and output to each axis motor 8.

例えば、図６においては、熱変位量演算部２５は補正ベース標準熱変位量演算部２３から入力した補正ベースの標準熱変位量演算値ｙβ（＝ｙα）に対し、第２変形変位量演算部２４から入力した熱変位量補正位置βにおける変形に基づく変位量ΔＹβを加算し、熱変位補正に用いられる熱変位量Ｙβを演算する。 For example, in FIG. 6, the thermal displacement calculation unit 25 uses the second deformation displacement calculation unit for the correction base standard thermal displacement calculation value yβ (= yα) input from the correction base standard thermal displacement calculation unit 23. The displacement amount ΔYβ based on deformation at the thermal displacement amount correction position β input from 24 is added to calculate the thermal displacement amount Yβ used for thermal displacement correction.

次に図３、図４、図６、表１、乃至表２に基づいて制御装置７によるＹ軸方向における熱変位補正用の演算式の生成方法および同方法により生成された演算式を用いて演算される熱変位量補正位置βにおける熱変位量の演算方法について具体的なデータに基づいて説明する。 Next, based on FIGS. 3, 4, 6, Tables 1 to 2, the control device 7 uses a method for generating an arithmetic expression for correcting thermal displacement in the Y-axis direction and an arithmetic expression generated by the same method. A calculation method of the thermal displacement amount at the calculated thermal displacement correction position β will be described based on specific data.

先ず熱変位補正用の演算式の生成方法について説明する。制御装置７は、図３、図６、表１に示すように構造体の各温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８において検出された温度データｔ１，…，ｔ８を記憶するとともに（Ｓ１）、該温度データｔ１，…，ｔ８に関連し、かつ、標準熱変位量データ検出位置αにおいて検出されたＹ軸方向の標準熱変位量データＹα_nを記憶する（Ｓ２）。なお、多変量解析の統計的精度を向上させるべく各位置において所定の時間間隔ごとに複数回（ｎ＝３１８回）のデータ検出を行っている。 First, a method for generating an arithmetic expression for correcting thermal displacement will be described. The control device 7 stores the temperature data t1,..., T8 detected at each temperature data detection position T1,..., T8 of the structure as shown in FIGS. The standard thermal displacement amount data Yα _n in the Y-axis direction related to the temperature data t1,..., T8 and detected at the standard thermal displacement amount data detection position α is stored (S2). In order to improve the statistical accuracy of multivariate analysis, data detection is performed a plurality of times (n = 318 times) at predetermined time intervals at each position.

次いで、制御装置７は、各構造体の変形を特定するデータおよび温度データｔ１，…，ｔ８に基づいて各構造体の変形を特定し（Ｓ３）、この変形に基づく変位量ΔＹα_nを上記３１８回の各測定毎に演算する（Ｓ４）。
続いて、制御装置７は、表１の標準熱変位量データＹα_nから変形に基づく変位量ΔＹα_nを減算して補正ベースの標準熱変位量データｙα_nを求める（Ｓ５）。 Next, the control device 7 specifies the deformation of each structure based on the data specifying the deformation of each structure and the temperature data t1,..., T8 (S3), and sets the displacement amount ΔYα _n based on this deformation to the above-mentioned 318. Calculation is performed for each measurement (S4).
Subsequently, the control device 7 subtracts the displacement Derutawaiarufa _n due to the deformation from the standard thermal displacement amount data Yarufa _n in Table 1 determine the standard thermal displacement amount data Waiarufa _n correction based (S5).

そして、制御装置７は、この補正ベースの標準熱変位量データｙα_nおよび温度データｔ１_n，…，ｔ８_nに基づいて多変量解析を行い各温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８に対応する係数ＡＴ１，…，ＡＴ８と定数Ｂとを求める。これにより、数６に示すように熱変位補正用の演算式が生成される（Ｓ６）。
［数６］
ｙα（＝yβ）＝-0.02912×ｔ１-0.00864×ｔ２+0.017675×ｔ３-0.00327×ｔ４
+0.017456×ｔ５-0.01032×ｔ６+0.019916×ｔ７-0.00351×ｔ８＋0.00839

Then, the control device 7 performs multivariate analysis based on the correction-based standard thermal displacement data yα _n and the temperature data t1 _n ,..., T8 _n, and coefficients corresponding to the temperature data detection positions T1,. AT1,..., AT8 and a constant B are obtained. As a result, an arithmetic expression for thermal displacement correction is generated as shown in Equation 6 (S6).
[Equation 6]
yα (= yβ) = − 0.02912 × t1−0.00864 × t2 + 0.017675 × t3−0.00327 × t4
+ 0.017456 × t5-0.01032 × t6 + 0.019916 × t7-0.00351 × t8 + 0.00839

次に、上述の方法により生成された演算式を用いて演算される熱変位量補正位置βにおける熱変位量の演算方法について図４、図６、表２に基づいて説明する。すなわち、制御装置７は、各温度データ検出位置Ｔ１，…，Ｔ８において検出された温度データｔ１，…，ｔ８を記憶し（Ｓ１０）、この温度データｔ１，…，ｔ８に基づいて数６より補正ベースの標準熱変位量演算値ｙβ（＝ｙα）を演算する（Ｓ１１）。 Next, a calculation method of the thermal displacement amount at the thermal displacement correction position β calculated using the arithmetic expression generated by the above-described method will be described with reference to FIGS. That is, the control device 7 stores the temperature data t1,..., T8 detected at each temperature data detection position T1,..., T8 (S10), and is corrected from Equation 6 based on the temperature data t1,. A base standard thermal displacement calculation value yβ (= yα) is calculated (S11).

続いて、制御装置７は、各構造体の変形を特定するデータおよび温度データｔ１，…，ｔ８に基づいて各構造体の変形を特定し、この変形に基づく変位量ΔＹβを演算する（Ｓ１２）。そして、制御装置７は、この変位量ΔＹβを補正ベースの標準熱変位量演算値ｙβ（＝ｙα）に加算して熱変位量Ｙβを演算し（Ｓ１３）、この演算値を制御信号に変換して各軸モータ８に出力する。

Subsequently, the control device 7 specifies the deformation of each structure based on the data specifying the deformation of each structure and the temperature data t1,..., T8, and calculates the displacement amount ΔYβ based on this deformation (S12). . The control device 7 adds the displacement amount ΔYβ to the correction-based standard thermal displacement amount calculation value yβ (= yα) to calculate the thermal displacement amount Yβ (S13), and converts the calculated value into a control signal. Output to each axis motor 8.

ここで、Ｙ軸方向の熱変位量Ｙβの演算値と実測値との差を図９に示すように、上述した図１０に示す従来の手法により得られた演算値と実測値との差よりも小さくなっており、本実施形態においては演算値と実測値との相関性が大きく向上していることがわかる。
このようにして演算された熱変位量を用いて熱変位量補正位置βにおける熱変位補正を行うことにより、構造体の熱変位による工具電極ＥとワークＷとの相対位置関係のずれを精度よく補正することができる。 Here, as shown in FIG. 9, the difference between the calculated value of the thermal displacement amount Yβ in the Y-axis direction and the actually measured value is obtained from the difference between the calculated value and the actually measured value obtained by the conventional method shown in FIG. 10 described above. It can be seen that in this embodiment, the correlation between the calculated value and the actually measured value is greatly improved.
By performing the thermal displacement correction at the thermal displacement correction position β using the thermal displacement calculated in this way, the displacement of the relative positional relationship between the tool electrode E and the workpiece W due to the thermal displacement of the structure is accurately detected. It can be corrected.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、Ｙ軸方向についてのみ熱変位補正を行うこととしているが、他の１軸方向（Ｘ軸方向若しくはＺ軸方向）について熱変位補正を行うこととしたり、複数の軸方向（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の全て）について熱変位補正を行うこととしても構わない。更に、放電加工装置の設置場所や季節の変化により周囲の温度環境が異なる場合は、温度データと熱変位量データとの相関関係がずれることもあるため、その都度表１に示す標準熱変位量データ等を検出し多変量解析を行うことが好ましく、このような場合にあっては制御装置７に複数の演算式の生成システムおよび熱変位量の演算システムを設け、周囲の温度環境に応じて適切にシステムを選択する構成としてもよい。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, various application implementation or deformation | transformation implementation is possible as needed. For example, the thermal displacement correction is performed only in the Y-axis direction, but the thermal displacement correction is performed in another one-axis direction (X-axis direction or Z-axis direction), or a plurality of axial directions (for example, the X-axis direction). Direction, Y-axis direction, and Z-axis direction) may be subjected to thermal displacement correction. Furthermore, if the ambient temperature environment varies depending on the location of the electrical discharge machining device and the season, the correlation between the temperature data and the thermal displacement data may shift, so the standard thermal displacement amounts shown in Table 1 each time. It is preferable to perform multivariate analysis by detecting data and the like. In such a case, the control device 7 is provided with a plurality of arithmetic expression generation systems and thermal displacement amount calculation systems in accordance with the ambient temperature environment. It is good also as a structure which selects a system appropriately.

本発明は、工作機械の熱変位補正方法に利用できる。具体的にはミクロンオーダーの超高精度の加工を要求される場合等、熱変位による工具と加工対象物との相対位置関係のずれを厳密に補正する場合に役立つ。 The present invention can be used for a thermal displacement correction method for a machine tool. Specifically, it is useful for strictly correcting the deviation of the relative positional relationship between the tool and the workpiece due to thermal displacement, such as when ultra-high precision machining on the order of microns is required.

本発明の実施形態に係る放電加工装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric discharge machining apparatus which concerns on embodiment of this invention. 同放電加工装置に併設された制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus attached to the electrical discharge machining apparatus. 熱変位補正用の演算式の生成方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the production | generation method of the computing equation for thermal displacement correction | amendment. 同演算式による熱変位量の演算方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the calculation method of the thermal displacement amount by the same computing equation. 工具電極における熱変位の状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state of the thermal displacement in a tool electrode. 工具電極における変形に基づく変位を含む熱変位の状態を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the state of the thermal displacement containing the displacement based on the deformation | transformation in a tool electrode. 標準熱変位量データ検出位置における変形に基づく変位量の演算方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the calculation method of the displacement amount based on the deformation | transformation in a standard thermal displacement amount data detection position. 熱変位量補正位置における変形に基づく変位量の演算方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the calculation method of the displacement amount based on the deformation | transformation in a thermal displacement amount correction position. 熱変位量補正位置における熱変位量の演算値と実測値との比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison with the calculated value and actual value of the thermal displacement amount in a thermal displacement amount correction position. 従来の手法により得られた熱変位量補正位置における熱変位量の演算値と実測値との比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison with the calculated value and actual value of the thermal displacement amount in the thermal displacement amount correction position obtained by the conventional method.

Explanation of symbols

α：標準熱変位量データ検出位置
β：熱変位量補正位置
Ｅ：工具電極（工具）
Ｔ：温度データ検出位置
Ｗ：ワーク（加工対象物）
１：放電加工装置
２：ベース
３：コラム
４：ヘッド
５：定盤
６：電源
７：制御装置
８：モータ
１０：熱変位補正用の演算式の生成システム
１１：第１温度データ検出部
１２：第１温度データ記憶部
１３：標準熱変位量データ検出部
１４：標準熱変位量データ記憶部
１５：第１変形変位量演算部
１６：標準熱変位量データ補正部
１７：多変量解析部
２０：熱変位量の演算システム
２１：第２温度データ検出部
２２：第２温度データ記憶部
２３：補正ベース標準熱変位量演算部
２４：第２変形変位量演算部
２５：熱変位量演算部 α: Standard thermal displacement data detection position β: Thermal displacement correction position E: Tool electrode (tool)
T: Temperature data detection position W: Workpiece (processing object)
1: Electric discharge machining device 2: Base 3: Column 4: Head 5: Surface plate 6: Power source 7: Control device 8: Motor 10: Generating arithmetic expression for thermal displacement correction system 11: First temperature data detection unit 12: First temperature data storage unit 13: Standard thermal displacement amount data detection unit 14: Standard thermal displacement amount data storage unit 15: First deformation displacement amount calculation unit 16: Standard thermal displacement amount data correction unit 17: Multivariate analysis unit 20: Thermal displacement calculation system 21: second temperature data detection unit 22: second temperature data storage unit 23: correction base standard thermal displacement calculation unit 24: second deformation displacement calculation unit 25: thermal displacement calculation unit

Claims

For the thermal displacement correction of a machine tool that has a multivariate analysis step for generating an arithmetic expression for thermal displacement correction, and calculates the thermal displacement amount using the thermal displacement correction arithmetic expression generated by the multivariate analysis step. In the calculation method of the amount of thermal displacement used,
In the right place for machine tools,
Temperature data detection position for detecting temperature data;
A standard thermal displacement amount data detection position for detecting standard thermal displacement amount data used for generating the arithmetic expression for thermal displacement correction;
A thermal displacement correction position for performing thermal displacement correction based on the thermal displacement calculated using the thermal displacement correction equation;
And set
A temperature data detection step for detecting temperature data at the temperature data detection position;
A displacement amount based on a displacement in a direction along the axial direction at the standard thermal displacement amount data detection position related to the temperature data detected by the temperature data detection step and the machine tool generated in a direction inclined with respect to the axial direction. A standard thermal displacement amount data detecting step for detecting standard thermal displacement amount data including a displacement amount based on deformation ;
Deformation displacement that calculates a displacement amount based on the deformation at the standard thermal displacement amount data detection position and the thermal displacement amount correction position from the inclination base point and the inclination angle related to the structure data of the machine tool and the temperature data A quantity calculation step;
To standard thermal displacement data detected in the standard thermal displacement amount data detecting position, the displacement amount adding or subtracting based on the deformation in the deformation displacement calculating step by computed the standard thermal displacement amount data detected position A standard thermal displacement amount data correction step for obtaining correction-based standard thermal displacement amount data in which the displacement amount based on the displacement in the direction along the axial direction is excluded from the standard thermal displacement amount data. ,
Have
In the multivariate analysis step, the correlation between the temperature data and the standard thermal displacement data of the correction base obtained in the standard thermal displacement data correction step is obtained as an arithmetic expression by multivariate analysis, and the thermal displacement correction And a step of generating an arithmetic expression of
The thermal displacement amount correction calculated by the deformation displacement amount calculation step with respect to the correction-based standard thermal displacement amount calculation value calculated based on the thermal displacement correction arithmetic expression generated by the multivariate analysis step. the addition amount of displacement due to the deformation or subtraction to the thermal displacement correction and having a thermal displacement amount calculation step of calculating the thermal displacement amount used in the machine tool temperature compensation thermal displacement used in the position How to calculate the quantity.

A machine tool that performs thermal displacement correction at the thermal displacement correction position by using the thermal displacement calculated by the thermal displacement calculation method used for correcting thermal displacement of the machine tool according to claim 1. Thermal displacement correction method.

Multivariate analysis means for generating an arithmetic expression for thermal displacement correction, and for correcting thermal displacement of a machine tool that calculates the thermal displacement amount using the arithmetic expression for thermal displacement correction generated by the multivariate analysis means. In the thermal displacement calculation system used,
In the right place for machine tools,
Temperature data detection position for detecting temperature data;
A standard thermal displacement amount data detection position for detecting standard thermal displacement amount data used for generating the arithmetic expression for thermal displacement correction;
A thermal displacement correction position for performing thermal displacement correction based on the thermal displacement calculated using the thermal displacement correction equation;
And set
Temperature data detection means for detecting temperature data at the temperature data detection position;
A displacement amount based on a displacement in a direction along the axial direction at the standard thermal displacement amount data detection position related to the temperature data detected by the temperature data detecting means and the machine tool generated in a direction inclined with respect to the axial direction. Standard thermal displacement amount data detecting means for detecting standard thermal displacement amount data including a displacement amount based on deformation ;
Deformation displacement that calculates a displacement amount based on the deformation at the standard thermal displacement amount data detection position and the thermal displacement amount correction position from the inclination base point and the inclination angle related to the structure data of the machine tool and the temperature data A quantity calculation means;
To standard thermal displacement data detected in the standard thermal displacement amount data detecting position, the displacement amount adding or subtracting based on the variations in the computed the standard thermal displacement amount data detected position by the deformation displacement calculating means Standard thermal displacement amount data correction means for obtaining correction-based standard thermal displacement amount data in which only the displacement amount based on the displacement in the direction along the axial direction is excluded from the standard thermal displacement amount data. ,
Have
The multivariate analysis means obtains a correlation between the temperature data and the correction-based standard thermal displacement data obtained by the standard thermal displacement data correction means as an arithmetic expression by multivariate analysis, and performs the thermal displacement correction And a configuration for generating an arithmetic expression of
The thermal displacement amount correction calculated by the deformation displacement amount calculation means with respect to the correction-based standard thermal displacement amount calculation value calculated based on the thermal displacement correction arithmetic expression generated by the multivariate analysis means. the addition amount of displacement due to the deformation or subtraction to the thermal displacement correction and having a thermal displacement amount calculation means for calculating the thermal displacement amount used in the machine tool temperature compensation thermal displacement used in the position Quantity calculation system.

A machine tool that performs thermal displacement correction at the thermal displacement correction position by using the thermal displacement calculated by the thermal displacement calculation system used for correcting thermal displacement of the machine tool according to claim 3. Thermal displacement correction system.