JP5892850B2 - 工作機械およびその熱変位補正方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による工作機械100の構成を示す断面図である。ここでは、工作機械100の例としてワイヤ放電加工機について説明する。
δ(t)=A×(B×(T1(t)−T1(0))−(T2(t)−T2(0))) (1)
ここで、A、Bは係数であり、T1(0)、T2(0)は各々、基準時間(t=0)における第一の温度センサ8および第二の温度センサ9の温度(基準温度)である。すなわち、熱変位量δ(t)は、温度の変化量の関数としている。なお、ここでは説明を容易とするため、熱変位量予測式は式(1)としたが、当然ながら、熱変位量予測式はワイヤ放電加工機の形態などによって変わる。例えば、式(1)に温度の絶対値の項を加えてもよい。さらに時間遅れを考慮するために時間tとして数分から数十分前の時間を用いてもよい。すなわち、熱変位量予測式の形態は熱変位量を精度よく予測できればどのようなものであってもよい。
図6は、実施の形態2にかかる工作機械の熱変位補正方法を説明するための図である。図2および図5で示した実施の形態1にかかる熱変位補正方法においては、任意時間間隔に設けられた変位量算出点において計測した第一の温度センサ8および第二の温度センサ9の温度に基づいて熱変位量を算出するとした。しかし、変位量算出点のみでなく、変位量算出点より短い周期の温度計測点で温度計測を実施し、前回の変位量算出点から今回の変位量算出点までの間に得られた複数の温度データの平均値によって、熱変位量を求めるようにしてもよい。
第一の温度センサ8の温度平均値
T1mean(t)=(T1(t’+Δt)+T1(t’+2×Δt)+T1(t’+3×Δt)+・・・・+T1(t’+n×Δt))/n
第二の温度センサ9の温度平均値
T2mean(t)=(T2(t’+Δt)+T2(t’+2×Δt)+T2(t’+3×Δt)+・・・・+T2(t’+n×Δt))/n
となる。
δ(t)=A×(B×(T1mean(t)−T1(0))−(T2mean(t)−T2(0))) (2)
図7は、熱変位量が急激に変化する場合に実施の形態1にかかる工作機械の熱変位補正方法を適用したときの様子を示すための図である。例えば、図7の実線の「補正なしの場合の変位」ように熱変位量が急激に変化した場合には、実施の形態1における熱変位補正方法のように予め定めた最大補正量Δhmax以下の補正量による補正しかできないとすると、図7に示すように大きな変位が残ってしまうことが考えられる。この変位の残りは加工精度の悪化につながる。
2 コラム
3 アーム
4 上ガイド
5 加工槽
6 下ガイド
7 ワイヤ
8 第一の温度センサ
9 第二の温度センサ
10 被加工物
11 温度計測装置
12 演算回路(熱変位量算出手段)
13 制御装置
S1〜S12 ステップ
Claims (16)
- 被加工物を加工する工作機械であって、
前記工作機械の少なくとも2箇所の温度を計測可能な温度センサと、
前記温度センサの少なくとも2つの異なる時刻での計測値に基づき、熱による前記工作機械の熱変位量を算出する熱変位量算出手段と、
前記被加工物を加工している加工時に、前記熱変位量に基づいて、絶対値に上限値を設けた補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記被加工物を加工していない非加工時に、前記熱変位量に基づいて、上限値を有さない補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する
ことを特徴とする工作機械。 - 前記非加工時は、仕上げ加工から荒加工への切り替え時、荒加工から仕上げ加工への切り替え時、の何れか一方あるいは両方である
ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械。 - 前記熱変位量算出手段は、前記加工時の前記計測値の平均値に基づき、前記熱変位量を算出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械。 - 被加工物を加工する工作機械であって、
前記工作機械の少なくとも2箇所の温度を計測可能な温度センサと、
前記温度センサの少なくとも2つの異なる時刻での計測値に基づき、熱による前記工作機械の熱変位量を算出する熱変位量算出手段と、
前記被加工物を加工している加工時に、前記熱変位量に基づいて、絶対値に上限値を設けた補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記熱変位量の絶対値が前記上限値より大きいときは前記補正量を前記上限値に前記熱変位量と同一符号を付した値とし、前記熱変位量の絶対値が前記上限値より小さいときは前記補正量を前記熱変位量とする
ことを特徴とする工作機械。 - 前記工作機械は、ワイヤ電極を備えたワイヤ放電加工機であって、
前記制御手段は、前記被加工物と前記ワイヤ電極の相対位置を補正する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の工作機械。 - 前記温度センサは、前記ワイヤ電極の両端を保持して張架する前記工作機械の2つの部位にそれぞれ設置されている
ことを特徴とする請求項5に記載の工作機械。 - 前記上限値は、前記加工時の加工条件に依存した値とする
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の工作機械。 - 荒加工時における前記上限値を、荒加工よりも使用電力が小さく且つ加工精度が高い仕上げ加工における前記上限値よりも大きな値とする
ことを特徴とする請求項7に記載の工作機械。 - 被加工物を加工する工作機械の熱変位補正方法であって、
前記工作機械の少なくとも2箇所の温度を少なくとも2つの異なる時刻で計測して計測値を取得する工程と、
前記計測値に基づき、熱による前記工作機械の熱変位量を算出する工程と、
前記被加工物を加工している加工時に、前記熱変位量に基づいて、絶対値に上限値を設けた補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する工程と、
前記被加工物を加工していない非加工時に、前記熱変位量に基づいて、上限値を有さない補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する工程と、
を備える
ことを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。 - 前記非加工時は、仕上げ加工から荒加工への切り替え時、荒加工から仕上げ加工への切り替え時、の何れか一方あるいは両方である
ことを特徴とする請求項9に記載の工作機械の熱変位補正方法。 - 前記加工時の前記計測値の平均値に基づき、前記熱変位量を算出する
ことを特徴とする請求項9または10に記載の工作機械の熱変位補正方法。 - 被加工物を加工する工作機械の熱変位補正方法であって、
前記工作機械の少なくとも2箇所の温度を少なくとも2つの異なる時刻で計測して計測値を取得する工程と、
前記計測値に基づき、熱による前記工作機械の熱変位量を算出する工程と、
前記被加工物を加工している加工時に、前記熱変位量に基づいて、絶対値に上限値を設けた補正量にて前記被加工物と前記工作機械の相対位置を補正する工程と、
を備え、
前記補正する工程において、前記熱変位量の絶対値が前記上限値より大きいときは前記補正量を前記上限値に前記熱変位量と同一符号を付した値とし、前記熱変位量の絶対値が前記上限値より小さいときは前記補正量を前記熱変位量とする
ことを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。 - 前記工作機械は、ワイヤ電極を備えたワイヤ放電加工機であって、
前記補正する工程は、前記被加工物と前記ワイヤ電極の相対位置を補正する
ことを特徴とする請求項9から12のいずれか1項に記載の工作機械の熱変位補正方法。 - 前記2箇所は、前記ワイヤ電極の両端を保持して張架する前記工作機械の2つの部位である
ことを特徴とする請求項13に記載の工作機械の熱変位補正方法。 - 前記上限値は、前記加工時の加工条件に依存した値とする
ことを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の工作機械の熱変位補正方法。 - 荒加工時における前記上限値を、荒加工よりも使用電力が小さく且つ加工精度が高い仕上げ加工における前記上限値よりも大きな値とする
ことを特徴とする請求項15に記載の工作機械の熱変位補正方法。
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