JP6267041B2 - 工作機械の熱変位補正装置 - Google Patents

Description

本発明は工作機械に関し、特に、工作機械の熱変位補正装置に関する。

工作機械において、送りねじや主軸はモータによって駆動されることから、モータの発熱、軸受の回転による摩擦熱、送りねじのボールネジとボールナットの接触部の摩擦熱によって、主軸や送りねじは膨張し機械位置が変化する。すなわち、位置決めすべきワークと工具の相対位置関係にずれが生じる。この熱による機械位置の変化は、精度の高い加工を行う場合に問題となる。
この熱による機械位置の変位を除去するため、変位センサや温度センサを用い検出変位や検出温度に基づいて指令位置を補正する技術や、送りねじに初期張力を与え、熱による膨張の影響を受けない構造が用いられている。
この内、指令位置を補正する技術に関しては、大きく２種類に分類することができる。１つは、タッチプローブを使用するなどして定期的に実際の熱変位を検出して補正を行うものである。もう１つは、センサの検出値や工作機械の稼動状態から熱変位量を予測してリアルタイムに補正を行うものである。これらは精度と時間がトレードオフの関係にある。そこで、基本的には熱変位量を予測してリアルタイムに補正を行うが、適宜実際の熱変位量を検出し、熱変位補正量を修正することで補正全体の精度を向上させる方法が考えられている。

（特許文献１）
送り軸の全ストロークを有限個に分割した各区間について、送り軸の軸移動による熱変位量を各区間ごとに推定する。そして、各区間の熱変位量を基準点から補正位置まで加算することによって、送りねじの各位置における熱変位の分布を推定することができ、送り軸の位置によらず精度良く補正を行うことができる。また、主軸や主軸モータの発熱による熱変位も加味して精度良く熱変位を補正することもできる。さらに、推定した熱変位量（補正量）と実際の機械位置とのずれ量（補正誤差）に基づいて、熱変位量計算式における発熱係数を修正して、より正確な補正を行うものである。

（特許文献２）
位置検出センサにより初期位置を予め記憶しておき、次に信号が出力された位置を実位置として検出する。そして、初期位置と実位置の検出値の差をもとに誤差補正率を算出し、熱変位補正量を修正する。周囲環境の温度変化など機械の動作によらない熱変位も考慮して補正を行うものである。

（特許文献３）
工作機械の駆動開始後に熱変位量を実測し、その実測値により熱変位補正量の算出値を修正する。具体的には、実測値から算出値を引いた差や、実測値と算出値との比を補正値として算出し、算出値に加算または乗算することで熱変位量の修正を行う。熱変位量の算出値を実測値に基づいて修正することにより、個々の工作機械の特性や使用環境に応じて正確な熱変位量を算出するものである。

特開２００２―１８６７７号公報 特開２０１２−１０１３３０号公報 特開平１１−９０７７９号公報

特許文献１〜３に開示された技術では、切粉を噛み込んだりクーラントがかかったりして位置検出センサによる検出結果が適切ではなかった場合に、間違って補正結果が悪化するように係数や熱変位補正量を修正してしまう恐れがある。
さらに特許文献１では、補正誤差を用いて熱変位量計算式の発熱係数を修正する方法が開示されているが、計算式には他にも係数（放熱係数や隣接区間からの熱伝導を算出する熱伝導係数）が含まれるため、補正の精度をさらに向上させるためには、発熱係数を修正しただけでは不十分な場合がある。

また、特許文献３に開示された技術では、工具が検出器に接触するまでの駆動量と計算上の駆動量を比較することで熱変位量の実測値を計算しているため、コラムの変形などにより計算上の駆動量が異なる場合に熱変位を補正しきれない課題が残る。
そこで、本発明の目的は、位置検出センサによる検出結果が適切でなければ再検出を行い、正確に検出された熱変位量の実測値（実測熱変位量）から熱変位補正量を修正することによって、周囲環境の温度変化など機械動作によらない熱変位も考慮して補正することが可能な工作機械の熱変位補正装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、工作機械の熱変位量を算出し、該熱変位量を打ち消す量を熱変位補正量とし、送り軸の位置指令に対して該熱変位補正量を加えることによって補正を行う工作機械の熱変位補正装置であって、工作機械の可動部の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により第１の時点での検出結果を基準位置として記憶する基準位置記憶手段と、前記位置検出手段により第２の時点での検出結果を実位置として記憶する実位置記憶手段と、前記実位置と前記基準位置とに基づいて、閾値を用いて前記実位置が正しい検出にもとづくものであるか否かを判断する検出結果判断手段と、前記検出結果判断手段により検出結果が正しい検出にもとづくものではないと判断された場合に、前記位置検出手段とは異なる検出の仕組みを持つ位置検出手段に切り替えることによって位置の再検出を行う再検出手段と、前記検出結果判断手段により検出結果が正しい検出にもとづくものと判断された場合に、前記実位置と前記基準位置の差から算出される実測熱変位量と、前記熱変位量を比較して、実位置における補正誤差を算出する補正誤差算出手段と、前記補正誤差算出手段が算出した補正誤差に応じて前記熱変位補正量を修正する補正量修正手段と、を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正装置である。

請求項２に係る発明は、前記検出結果判断手段は、前記実位置と前記基準位置との差が閾値以内であると、検出結果が正しい検出にもとづくものであると判断することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の熱変位補正装置である。この発明は検出値が正しい計測にもとづくものであるか否かを判断することができる効果を奏する。
請求項３に係る発明は、前記閾値は、熱変位量を加算することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の熱変位補正装置である。この発明は熱変位が大きい加工でも閾値を大きくする必要がなく、誤検出が少なくなる効果を奏する。
請求項４に係る発明は、前記再検出手段は、検出位置をずらして検出を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置である。この発明は切粉を噛み込んでうまく検出ができなかったとしても、再検出時に検出できる効果を奏する。

請求項５に係る発明は、前記補正量修正手段は、実位置における熱変位量に対する補正誤差の割合から誤差補正率を求め、該誤差補正率を前記熱変位量に乗算または除算して前記熱変位量を増加または減少させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置である。この発明は比によって補正量の修正を行うことができる効果を奏する。
請求項６に係る発明は、前記補正量修正手段は、実位置における補正誤差から実位置における前記熱変位量を減算したものを、前記熱変位量に加算または減算して前記熱変位量を増加または減少させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置である。この発明は差分によって補正量の修正を行うことができるという効果を奏する。

本発明により、位置検出センサによる検出結果が適切でなければ再検出を行い、正確に検出された実測熱変位量から熱変位補正量を修正することによって、周囲環境の温度変化など機械動作によらない熱変位も考慮して補正することが可能な工作機械の熱変位補正装置を提供できる。

位置検出センサの設置位置の例を示す図である。 工作機械を制御する数値制御装置の要部を示すブロック図である。 区間の設定を説明する図である。 熱変位補正の処理を示すフローチャートである。 熱変位量を算出する処理を示すフローチャートである。 誤差補正率Ｅを算出する処理を示すフローチャートである。 数３の式の意味を説明するための図である。 数４の式と数５の式の意味を説明するための図である。

まず、送り軸の位置を検出することについて説明する。
１．＜位置検出センサ＞（送り軸の位置を検出）
図１は、位置検出センサ１の設置位置の例を示す概略図である。図１に示すように、位置検出センサ１は主軸２に保持されており、テーブル３に固定されたワーク４や治具５に接触した際に接触信号を発生する。例えば位置検出センサ１として、接触式であるタッチプローブを用いる。工作機械の送り軸の移動に伴いタッチプローブも移動するため、最適な位置と方向から検出を行うことができる。

なお、位置検出センサ１としては、前記のタッチプローブに限らず、リミットスイッチ、マイクロスイッチ等の接触式の位置検出用スイッチや、磁気式検出スイッチ、誘導形近接スイッチ、静電容量形近接スイッチ等の非接触式の位置検出用スイッチを用いても良い。

また、位置検出センサ１の設置位置は、機械本体の固定部に検出ヘッドを設置し、機械本体の可動部に発磁体を取り付けてもよい。固定部としては、工作機械のベッド、コラム、サドル等、各送り軸に対して相対的に移動しない部分がある。可動部としては、主軸頭、テーブル、サドル、送り軸に螺合するナット等、各送り軸方向に移動する部分がある。

図２は工作機械の数値制御装置の要部を示す機能ブロック図である。数値制御装置１０のプロセッサ（ＣＰＵ）１１は、数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。プロセッサ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムをバス２１を介して読み出し、このシステムプログラムに従って数値制御装置１０を全体的に制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及びＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０を介してオペレータが入力した各種データ等が格納される。

ＳＲＡＭ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成され、初期位置を測定するプログラムや工作機械の熱変位補正を行うプログラム、インタフェース１５を介して読み込まれた後述する加工プログラム、ＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０を介して入力された加工プログラム等が記憶されるようになっている。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種のシステムプログラムがあらかじめ書き込まれている。

インタフェース１５は数値制御装置１０に接続可能な外部機器のためのインタフェースであり、外部記憶装置などの外部機器７２が接続される。外部記憶装置からは加工プログラム、熱変位測定プログラムなどが読み込まれる。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１０に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械側の補助装置等を制御する。すなわち、加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能及びＴ機能に従って、これらシーケンスプログラムにより補助装置側で必要な信号を変換し、Ｉ／Ｏユニット１７から補助装置側に出力する。この出力信号により各種アクチュエータ等の補助装置が作動する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な処理をしてプロセッサ１１に渡す。

工作機械の各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、画像データ等の画像信号はＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０に送られ、そのディスプレイに表示される。ＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース１８はＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０のキーボードからデータを受けてプロセッサ１１に渡す。

インタフェース１９は手動パルス発生器７１に接続され、手動パルス発生器７１は工作機械の操作盤に実装され、手動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で工作機械の可動部を精密に位置決めするために使用される。工作機械のテーブルＴを移動させるＸ，Ｙ軸の軸制御回路及びＺ軸の制御回路３０〜３２はプロセッサ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて工作機械の各軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、このパルスコーダからの位置信号がパルス列としてフィードバックされる。

スピンドル制御回路６０は、工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受けて、工作機械のスピンドルモータ（主軸モータ）６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。スピンドルモータ（主軸モータ）６２には歯車あるいはベルト等でポジションコーダ６３が結合され、ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはインタフェース２０を経由してプロセッサ１１によって読み取られる。６５は現在時刻に同期するように調整された時計装置である。以下に説明するフローチャートの処理は上記数値制御装置１０により実行される。

次に、本発明の実施形態について説明する。
２．＜熱変位量の推定と補正＞
２．１＜区間の設定＞
まず、熱変位量の算出と補正について説明する。送り軸の熱変位量の推定は、特許文献１（特許第３４０５９６５号、特開２００２−１８６７７号公報）に開示された方法と同様である。すなわち、まず、図３のように、送り軸を構成する送りねじ８の全長（ストローク）を、固定ベアリングの位置を基準位置７として、複数に分割した区間（区間０〜区間Ｘ）を設定する。

ここで、送りねじ８の全長を、固定ベアリングのナット６側端面を基準位置とし、少なくともナット６の基準位置から遠い側の端面が移動可能な位置までとする。この送りねじ８の全長を有限個の複数の区間に分割し、基準位置に隣接する区間を区間０とし、基準位置から最も離れた区間を区間Ｘとしている。
送りねじ８の全長をＸ＋１個の有限個の区間に分割したとき、送り軸の熱変位によって生じる位置Ｘにおける熱変位量（送り軸部熱変位量）（時刻ｎにおける区間Ｘでの送り軸部熱変位量）ＬnXは、（数１）式のように区間毎の熱変位量を基準位置７から区間Ｘまで加算することによって求められる。なお、δnIは任意の区間Ｉにおける熱変位量である。
ＬnX＝δn0＋δn1＋・・・＋δnI＋・・・＋δnX （数１）
ＬnX：時刻ｎにおける区間Ｘでの送り軸部熱変位量

２．２＜熱変位の補正＞
次に、熱変位の補正について説明する。熱変位の補正は、短い所定周期毎（例えば４ｍｓ毎）に図４に示すフローチャートのように行う。まず、送り軸の位置を検出し、メモリに格納する。検出した送り軸の位置に対応する区間（「Ｉ」とする。）の「修正後の送り軸部熱変位量ＬnI’」をメモリから読み出し、それらを打ち消す量を熱変位補正量とする。つまり、熱変位補正量＝−修正後の送り軸部熱変位量ＬnI’である。したがって、送り軸の位置指令に対して熱変位補正量を加えることによって補正を行う。

図４に示すフローチャートをステップに従って説明する。
●［ステップＳＡ０１］送り軸の位置を検出し、メモリに格納する。
●［ステップＳＡ０２］検出した位置に対応する区間Ｉの、修正後の送り軸部熱変位量ＬnI'をメモリから読み出す。なお、修正後の送り軸部熱変位量ＬnI'は後述して説明する。
●［ステップＳＡ０３］修正後の送り軸部熱変位量ＬnI'を打ち消す量を熱変位補正量とし、補正手段に送る。
●［ステップＳＡ０４］補正処理を行い、処理を終了する。

２．３＜熱変位量の算出＞
熱変位量の算出は、所定周期毎（例えば１秒毎）に図５に示すフローチャートのように行う。図５に示すフローチャートを各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＢ０１］図４の処理でメモリに格納した送り軸の位置を過去１秒間分についてメモリから読み出す。
●［ステップＳＢ０２］メモリから読み出した送り軸の位置に基づいて各区間における平均移動速度を求める。
●［ステップＳＢ０３］各区間の平均移動速度に基づいて各区間における熱変位量を求め、不揮発性メモリに格納する。
●［ステップＳＢ０４］（数１）式を用いて、基準位置から各区間までの熱変位量を加算し、各区間における送り軸部熱変位量ＬnIを求め、メモリに格納する。例えば、区間０の送り軸部熱変位量はＬn0＝δn0、区間１の送り軸部熱変位量はＬn1＝δn0＋δn1、区間２の送り軸部熱変位量はＬn2＝δn0＋δn1＋δn2というようにメモリに格納する。

●［ステップＳＢ０５］各区間における送り軸部熱変位量ＬnIと誤差補正率Ｅをメモリから読み出す。
●［ステップＳＢ０６］各区間について、送り軸部熱変位量ＬnIと誤差補正率Ｅとを用いて、送り軸部熱変位量を（数２）式によって修正した各々の修正後の送り軸部熱変位量ＬnI'をメモリに格納し、処理を終了する。
ＬnI'＝ＬnI＊Ｅ （数２）

２．４＜誤差補正率Ｅの算出＞
次に、誤差補正率Ｅの算出方法について説明する。誤差補正率Ｅの算出は、作業者がＭコードを用いて加工プログラム中の任意のタイミングで指令するか、もしくは加工後の任意のタイミングで専用画面に検出値を入力することにより行い、図６に示すフローチャートに基づいて行う。図６に示すフローチャートを各ステップに従って説明する。
●［ステップＳＣ０１］Ｍコードによる指令から、次の処理について判断を行う。引数で基準位置が指令されていればＳＣ０２に移行し、引数で実位置が指令されていればＳＣ０４に移行し、引数で誤差補正率の修正が指令されていればＳＣ０７に移行する。条件の判断はＭコードによる指令に限らず、専用画面に用意された各項目にカーソルを移動することを条件にすることもできる。

●［ステップＳＣ０２］測定プログラムを実施して位置検出センサに基準位置を検出させる。もしくは作業者が手動操作で送り軸を動かして位置検出センサに基準位置を検出させて、専用画面に検出値を入力する。
●［ステップＳＣ０３］基準位置の検出値Ｘ_１を不揮発性メモリに格納する。なお、この基準位置は、熱変位補正が行われた状態でも行われていない状態でもよい。格納が完了したら処理を終了する。
●［ステップＳＣ０４］測定プログラムを実施して位置検出センサに実位置を検出させる。検出時の位置指令は、基準位置検出時と同じにする。もしくは作業者が手動操作で送り軸を動かして位置検出センサに実位置を検出させて、専用画面に検出値を入力する。

●［ステップＳＣ０５］実位置の検出値Ｘ_２と基準位置の検出値Ｘ_１の差｜Ｘ_２−Ｘ_１｜が閾値Ｔ以下かどうかを判定する。閾値Ｔ以下ならＳＣ０６に移行し、閾値Ｔよりも大きければＳＣ０４に移行して測定プログラムを再度実行（再検出）する。
閾値Ｔは（数３）式のように、熱変位量が含まれる。ここでα、βはあらかじめ設定した係数であり、αは切粉の大きさによって決まる係数、βは熱変位補正の不正確さの係数である。βには、熱変位補正が行われていない場合は１を格納し、環境変化が少なく熱変位補正が正確に行われている場合は０に近い値を格納する。また、ＬnS_２は、検出時の実位置が属する区間（Ｓ_２とする）における熱変位量である。
Ｔ＝α＋β＊ＬnS_２ （数３）
（数３）式の意味について、図７を用いて説明する。符号１００は｜Ｘ_２−Ｘ_１｜の時間経過をプロットしたグラフである。加工によって発生した熱変位の変化に合わせて｜Ｘ_２−Ｘ_１｜は増減する。グラフにおいて符号１０１と符号１０２の検出時に、切粉を噛み込んで｜Ｘ_２−Ｘ_１｜が急激に大きくなっており、これらのタイミングでミス値であると判定を行うことが望ましい。図７（ａ）は閾値が一定値の場合である。符号１０２がミス値と判定するように閾値を設定すると、符号１０１の判定が行われない。逆に符号１０１がミス値と判定するように閾値を設定すると、正常な検出時にミス値と判定されてしまう。（ｂ）は閾値に熱変位量を含んだ場合である。熱変位に合わせて閾値が変化するため、符号１０１と符号１０２の両方でミス値を判定することができる。
再検出の際、切粉を避けて検出するように、予め設定しておいた値γを測定プログラム中の指令位置に加算し、検出位置をずらす。γは切粉の大きさによって決定する。

●［ステップＳＣ０６］実位置の検出値Ｘ_２と検出時の実位置が属する区間（Ｓ_２とする）における修正前の熱変位量ＬnS_２と誤差補正率Ｅ_２を不揮発性メモリに格納する。なお、この実位置は、熱変位補正が行われた状態でも行われていない状態でもよい。熱変位補正が行われていない状態の場合、誤差補正率Ｅ_２の不揮発性メモリには０を格納する。格納が完了したら処理を終了する。
なお通常、実位置の検出が終わった直後に、誤差補正率の修正の指令を行う。
●［ステップＳＣ０７］基準位置の検出値Ｘ_１、実位置の検出値Ｘ_２と熱変位量LnS_２と誤差補正率Ｅ_２を不揮発性メモリから読み出す。

●［ステップＳＣ０８］実位置の検出値Ｘ_２と基準位置の検出値Ｘ_１の差から、熱変位量を考慮して、（数４）式により実位置における補正誤差εを求める。
ε＝Ｘ_２―Ｘ_１＋ＬnS_２＊Ｅ_２ （数４）
●［ステップＳＣ０９］実位置における熱変位量ＬnS_２と補正誤差εから、修正後の誤差補正率Ｅ’を（数５）式により求める。
Ｅ’＝ε／ＬnS_２ （数５）
（数４）式と（数５）式の意味について、図８を用いて説明する。簡略化のために、基準位置では検出値Ｘ_１と検出時の基準位置が属する区間（Ｓ_１とする）における熱変位量LnS_１が０、実位置の誤差補正率Ｅ_２は１だったとする。検出値をプロットしたところ１０３のグラフになったとする。検出値は、１０５で表される熱変位量分だけ補正した後の値なので、実際の熱変位量のグラフは１０４で表される。とりわけ、実位置での実際の熱変位量が（数４）式の補正誤差εである。実位置での修正後の熱変位量LnS_２＊Ｅ’が補正誤差εと同じになるように、修正後の誤差補正率Ｅ’を求めたものが（数５）式である。

●［ステップＳＣ１０］ステップＳＣ０９で求めた修正後の誤差補正率Ｅ’を新たな誤差補正率Ｅとし、不揮発性メモリに格納し、処理を終了する。
ステップＳＣ０９のように位置検出センサで検出した実測熱変位量に基づいて誤差補正率Ｅを更新するため、周囲環境の温度変化など機械の動作によらない熱変位も考慮した高精度な補正が可能となる。

なお、主軸に取り付けたタッチプローブによる検出は、主軸の発熱による鋳物の変形、つまり主軸取付台の傾きやコラムの傾きを含めて検出することができる。そのため２．２と２．３における熱変位量を含んだ計算では、送り軸部熱変位量ＬnＩだけ限らず主軸部熱変位量を加えた値を用いてもよい。
また、２．４では誤差補正率Ｅは、（数５）式のように補正誤差εと実位置における熱変位量ＬnS_２の比から算出されているが、（数６）式のように差分から算出してもよい。
Ｅ’＝ε―ＬnS_２ （数６）
このとき２．３の（数２）式は（数７）式に変更して用いる。
ＬnI'＝ＬnI＋Ｅ （数７）

基準位置の検出値Ｘ_１と実位置の検出値Ｘ_２の差｜Ｘ_２−Ｘ_１｜が閾値よりも大きくなった場合は、アラームを発生させて自動運転を中止してもよい。また、予め設定した再検出回数Ｎだけ再検出を行い、すべての再検出で閾値よりも大きくなった場合にはアラームを発生させて自動運転を中止してもよい。検出位置に切粉が噛み込んでおらず位置検出センサの問題もなければ、作業者は基準位置の検出値が正しい検出にもとづくものでない可能性が高いと判断することができる。

再検出時は、同じ検出位置で再検出を行う場合でも、タッチプローブが触れることにより切粉が落ちて正確に検出できる可能性が高い。しかし、検出位置をずらす方法を用いることで、正確に検出する可能性をさらに高めることができる。再検出方法は他にも、検出位置にクーラントやエアを吐出する方法や、異なる検出の仕組みを持つ位置検出センサに切り替える方法、付加軸に設置された円筒状の治具を回転させるなどして治具側から検出位置をずらす方法がある。

上述したように、本発明では、熱変位補正量を実測熱変位量に基づいて修正することにより、周囲環境の温度変化や個々の工作機械の特性など、機械の動作によらない熱変位も考慮して正確な熱変位補正量を算出することができる。
工作機械の稼動状態から熱変位量を予測して補正を行うため、定期的に位置センサで熱変位を検出して加工時間を延ばすのではなく、周囲環境が変化する要所で検出を行うだけで、リアルタイムに正確な補正を行う。
また、基準位置の検出を自由なタイミングで行うことができ、任意の機械状態を基準にして熱変位補正量を修正することができる。例えば、加工を行っていなくても周囲環境の温度変化などにより熱変位は発生するため、加工直前に基準位置を検出することで、加工前に発生していた熱変位の影響を低減することができる。
さらに、正確な検出値を用いて熱変位補正量を修正することができる。閾値によってミス値かどうかを判断する場合、熱変位によって検出値が変化するため、閾値は一意に決定するのが難しいが、本発明では一定値で設定することができる。ミス値と判断された場合には検出位置をずらして再検出を行うため、切粉を噛み込んだ場合でも次は正確に検出できる可能性が高い。

１ 位置検出センサ
２ 主軸
３ テーブル
４ ワーク
５ 治具
６ ナット
７ 基準位置
８ 送りねじ

１０ 数値制御装置
１１ プロセッサ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ＳＲＡＭ
１５ インタフェース
１６ ＰＭＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
１８，１９，２０ インタフェース
２１ バス
３０，３１，３２ 軸制御回路
４０，４１，４２ サーボアンプ
５０，５１，５２ サーボモータ
６０ スピンドル制御回路
６１ スピンドルアンプ
６２ スピンドルモータ
６３ ポジションコーダ
６５ 時計回路

Claims (6)

1. 工作機械の熱変位量を算出し、該熱変位量を打ち消す量を熱変位補正量とし、送り軸の位置指令に対して該熱変位補正量を加えることによって補正を行う工作機械の熱変位補正装置であって、
   工作機械の可動部の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段により第１の時点での検出結果を基準位置として記憶する基準位置記憶手段と、
   前記位置検出手段により第２の時点での検出結果を実位置として記憶する実位置記憶手段と、
   前記実位置と前記基準位置とに基づいて、閾値を用いて前記実位置が正しい検出にもとづくものであるか否かを判断する検出結果判断手段と、
   前記検出結果判断手段により検出結果が正しい検出にもとづくものではないと判断された場合に、前記位置検出手段とは異なる検出の仕組みを持つ位置検出手段に切り替えることによって位置の再検出を行う再検出手段と、
   前記検出結果判断手段により検出結果が正しい検出にもとづくものと判断された場合に、前記実位置と前記基準位置の差から算出される実測熱変位量と、前記熱変位量を比較して、実位置における補正誤差を算出する補正誤差算出手段と、
   前記補正誤差算出手段が算出した補正誤差に応じて前記熱変位補正量を修正する補正量修正手段と、
   を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正装置。
2. 前記検出結果判断手段は、前記実位置と前記基準位置との差が前記閾値以内であると、検出結果が正しい検出にもとづくものであると判断することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の熱変位補正装置。
3. 前記閾値は、熱変位量を加算することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の熱変位補正装置。
4. 前記再検出手段は、検出位置をずらして検出を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置。
5. 前記補正量修正手段は、実位置における熱変位量に対する補正誤差の割合から誤差補正率を求め、該誤差補正率を前記熱変位量に乗算または除算して前記熱変位量を増加または減少させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置。
6. 前記補正量修正手段は、実位置における補正誤差から実位置における前記熱変位量を減算したものを、前記熱変位量に加算または減算して前記熱変位量を増加または減少させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の工作機械の熱変位補正装置。