JP7238839B2 - 補正係数の導出方法及び工作機械 - Google Patents

Description

本技術は、螺子軸を支持する工作機械の支持部の熱変位量に関する補正係数の導出方法及び工作機械に関する。

従来、可動テーブルを、ボール螺子を用いて位置決めする位置決め装置が提案されている。ボール螺子の一端部はモータに連結する。ボール螺子の一端部を第一軸受が支持し、ボールネジの他端部を第二軸受が支持する。第一軸受及び第二軸受は台に固定してある。第一軸受はボール螺子の軸方向への移動を規制する。第二軸受はボール螺子を軸方向に移動可能に支持する。

位置決め装置は、ボール螺子の他端部の位置を検出する位置検出器と、台の温度を検出する温度検出器とを備える。位置検出器は非接触検出器であり、ボール螺子の他端部に対向し、台に固定してある。温度検出器は台の所定箇所に設けてある。

ボール螺子をナットが移動した場合、ボール螺子とナットの間で摩擦熱が生じ、ボール螺子は熱変位する。位置検出器の検出結果に基づき、位置決め装置はボール螺子の変位量を測定する。摩擦熱は台に伝導し、台も熱変位する。温度検出器の検出結果に基づき、位置決め装置は台の熱変位量を測定する。位置検出器の検出結果に基づくボール螺子の変位量は、ボール螺子の熱変位量と台の熱変位量を含む。そのため、測定したボール螺子の変位量から測定した台の熱変位量を除去し、ボール螺子の熱変位量を求めることができる。

特開昭６１－２９７０５８号公報

台の温度分布にはムラがある。しかし、温度検出器の検出結果には、台の温度ムラが反映できないことから、ボール螺子の熱変位量を正確に求めることができないおそれがあった。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、螺子軸の熱変位量を精度よく導出すべく、工作機械の螺子軸を支持する支持部の熱変位量に関する補正係数を導出する方法及び工作機械を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る補正係数の導出方法は、螺子軸の一端部を軸回りに回転可能に支持し且つ前記一端部の軸方向への移動を規制し、前記螺子軸の他端部を軸回りに回転可能に且つ軸方向に移動可能に支持する工作機械の支持部の熱変位量に関する補正係数の導出方法であって、前記螺子軸の一端部の第一基準位置を測定し、前記螺子軸の他端部の第二基準位置を測定し、前記第一基準位置及び第二基準位置の測定後、前記螺子軸に連結したナットを動かし、前記ナットを動かした後に、前記螺子軸の一端部における第一熱変位位置を測定し、前記ナットを動かした後に、前記螺子軸の他端部における第二熱変位位置を測定し、前記第一基準位置と前記第一熱変位位置との第一差分を導出し、前記第二基準位置と前記第二熱変位位置との第二差分を導出し、前記第一差分と前記第二差分との差分に基づく前記螺子軸の熱変位量を導出し、前記ナットを動かす前に、前記螺子軸の他端部に対向配置した位置検出器の第三基準位置と前記第二基準位置との第三差分を導出し、前記ナットを動かした後に、前記位置検出器の第三熱変位位置と前記第二熱変位位置との第四差分を導出し、前記第三差分及び第四差分の差と前記螺子軸の熱変位量に基づき、前記第三基準位置と前記第一基準位置との間における前記支持部の第一部分熱変位量を導出し、前記支持部の所定箇所における温度変化量、前記第三基準位置と前記第一基準位置との間の寸法及び線膨張係数に基づき、前記第三基準位置と前記第一基準位置との間における前記支持部の第二部分熱変位量を導出し、前記第二部分熱変位量に対する前記第一部分熱変位量の割合を導出する。

本開示の一実施形態においては、位置検出器と第一基準位置との間における支持部の部分の熱変位量を第一方法及び第二方法を用いて夫々導出する。第一基準位置は、軸方向に移動可能に支持してある螺子軸端部の位置であって、ナットが移動する前の位置である。第一方法は位置検出器の検出結果に基づき、第一部分熱変位量を導出する。第二方法は、支持部の所定箇所における温度変化量に基づき、第二部分熱変位量を導出する。第一部分熱変位量及び第二部分熱変位量は、いずれも、位置検出器と第一基準位置との間における支持部の部分の熱変位量であるが、第一部分熱変位量は、支持部の温度ムラを反映しているのに対し、第二部分熱変位量は前記温度ムラを反映していない。そこで第二部分熱変位量に対する第一部分熱変位量の割合、即ち補正係数を導出する。補正係数を第一部分熱変位量に乗算することによって、温度ムラを反映した支持部の熱変位量が求まる。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、螺子軸の一端部を軸回りに回転可能に支持し且つ前記一端部の軸方向への移動を規制し、前記螺子軸の他端部を軸回りに回転可能に且つ軸方向に移動可能に支持する支持部と、前記螺子軸の他端部に対向配置してあり、前記螺子軸の軸方向位置を検出する位置検出器と、前記支持部の所定箇所の温度を検出する温度検出器と、前記螺子軸に転動体を介して連結し、ワークの移動を行うナットと、該ナット及び螺子軸が発生する摩擦熱に基づき、前記螺子軸の第一熱変位量を導出する第一導出部と、前記温度検出器にて検出した温度の変化量、前記位置検出器と前記一端部との間における前記支持部の寸法、線膨張係数及び前述の導出方法にて導出した補正係数に基づき、前記位置検出器と前記一端部との間における前記支持部の熱変位量を導出する第二導出部と、該第二導出部にて導出した前記支持部の熱変化量、及び前記位置検出器にて検出した位置の変化量に基づき、前記螺子軸の第二熱変位量を導出する第三導出部と、前記第一熱変位量及び第二熱変位量に基づき、前記ナットの移動量を補正する補正部とを備える。

本開示の一実施形態においては、ナット及び螺子軸が発生する摩擦熱に基づく螺子軸の第一熱変位量を導出する。また支持部の温度ムラを反映した補正係数を予め設定しておく。第二導出部にて、支持部の所定箇所の温度変化量に基づき、位置検出器と螺子軸の一端部との間における支持部の熱変位量を演算する場合、上述の導出方法にて導出した補正係数を使用する。補正係数を使用した支持部の熱変位量に基づき、螺子軸の第二熱変位量を導出する。支持部の温度ムラを反映した第二熱変位量に基づき、第一熱変位量を補正し、第一熱変位量の精度向上を図る。

本開示の一実施形態に係る工作機械は、前記螺子軸に対して複数の区間を設定する区間設定部を備え、前記補正部は、前記第一熱変位量に対する前記第二熱変位量の割合と、前記区間設定部にて設定した各区間における前記螺子軸の熱変位量との積を導出し、導出した積に基づき前記ナットの移動量を補正する。

本開示の一実施形態においては、第一熱変位量に対する第二熱変位量の割合と、各区間における前記螺子軸の熱変位量との積を導出する。導出した積に基づき前記ナットの移動量を補正し、ナットの適切な位置への移動を実現する。

本開示の一実施形態に係る補正係数の導出方法にあっては、位置検出器と第一基準位置との間における支持部の部分の熱変位量を第一方法及び第二方法を用いて夫々導出する。第一基準位置は、軸方向に移動可能に支持してある螺子軸端部の位置であって、ナットが移動する前の位置である。第一方法は位置検出器の検出結果に基づき、第一部分熱変位量を導出する。第二方法は、支持部の所定箇所における温度変化量に基づき、第二部分熱変位量を導出する。第一部分熱変位量及び第二部分熱変位量は、いずれも、位置検出器と第一基準位置との間における支持部の部分の熱変位量であるが、第一部分熱変位量は、支持部の温度ムラを反映しているのに対し、第二部分熱変位量は前記温度ムラを反映していない。そこで第二部分熱変位量に対する第一部分熱変位量の割合、即ち補正係数を導出する。補正係数を第一部分熱変位量に乗算することによって、温度ムラを反映した支持部の熱変位量を求めることができ、支持部の熱変位量の精度を向上させることができる。螺子軸の熱変位量を導出する場合に、温度ムラを反映した支持部の熱変位量を使用することによって、螺子軸の熱変位量を精度よく求めることができる。

本開示の一実施形態に係る工作機械にあっては、ナット及び螺子軸が発生する摩擦熱に基づく螺子軸の第一熱変位量を導出する。また支持部の温度ムラを反映した補正係数を予め設定しておく。支持部の所定箇所の温度変化量に基づき、位置検出器と螺子軸の一端部との間における支持部の熱変位量を演算する場合、補正係数を使用する。補正係数を使用した支持部の熱変位量に基づき、螺子軸の第二熱変位量を導出する。支持部の温度ムラを反映した第二熱変位量に基づき、第一熱変位量を補正し、螺子軸の熱変位量を精度よく求めることができる。

工作機械を略示する斜視図である。 Ｘ軸モータ、Ｘ軸螺子軸及びナットを略示する模式図である。 制御装置の構成を略示するブロック図である。 移動板の熱変位測定を説明する説明図である。 Ｘ軸螺子軸の熱変位及び移動板の熱変位を説明する説明図である。 分割したＸ軸螺子軸を略示する概念図である。 データエリアの一例を示す概念図である。 Ｘ軸モータの温度と時間の関係を示す図である。 Ｘ軸モータ温度と経過時間との関係を示す図である。 制御装置によるＸ軸モータの制御処理を示す機能ブロック図である。 各分割区間の温度及び入力熱量を示す概念図である。 Ｘ軸モータに係るボールねじ機構の各位置における温度と時間との関係を示すグラフである。 制御装置による熱変位量演算処理を示すフローチャートである。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械を略示する斜視図、図２はＸ軸モータ２３、Ｘ軸螺子軸２２及びナット２７を略示する模式図である。尚、図１において、交換用の工具を収納する工具マガジンの図示を省略してある。

工作機械は前後に延びた矩形の基台１を備える。基台１上部の前側にワークを保持するワーク保持部３が設けてある。基台１上部の後側に後述する立柱４を支持する為の支持台２が設けてある。支持台２上部に、前後方向に移動するＹ軸方向移動機構１０が設けてある。Ｙ軸方向移動機構１０は、前後に延びた二つの軌道１１と、Ｙ軸螺子軸１２と、Ｙ軸モータ１３と、軸受１４とを備える。

軌道１１は支持台２上部の左右夫々に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２は前後に延び、二つの軌道１１の間に設けてある。Ｙ軸螺子軸１２の前端部及び中途部夫々に軸受１４が設けてある。なお中途部に設けた軸受の図示は省略する。Ｙ軸モータ１３はＹ軸螺子軸１２の後端部に連結している。

Ｙ軸螺子軸１２には転動体（図示略）を介してナット（図示略）が螺合している。Ｙ軸螺子軸１２にグリスが塗布してある。転動体は例えばボールである。各軌道１１に複数の摺動子１５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子１５の上部に移動板１６が連結している。移動板１６は水平方向に延びる。Ｙ軸モータ１３の回転によってＹ軸螺子軸１２は回転し、ナットは前後方向に移動し、移動板１６は前後方向に移動する。Ｙ軸モータ１３、Ｙ軸螺子軸１２、ナット及び転動体はボールねじ機構を構成する。

移動板１６上面に左右方向に移動するＸ軸方向移動機構２０が設けてある。移動板１６は支持部を構成する。Ｘ軸方向移動機構２０は、左右に延びた二つの軌道２１と、Ｘ軸螺子軸２２と、Ｘ軸モータ２３（図２参照）と、左側軸受２４と、右側軸受２５とを備える。

軌道２１は移動板１６上面の前後夫々に設けてある。Ｘ軸螺子軸２２は左右に延び、二つの軌道２１の間に設けてある。図２に示す如く、Ｘ軸螺子軸２２の左端部及び中途部夫々に左側軸受２４、右側軸受２５が夫々設けてある。左側軸受２４は支持体２４ａを介して移動板１６に設けてある。支持体２４ａ及び移動板１６は左右方向に相対移動可能である。左側軸受２４はＸ軸螺子軸２２の左端部を軸回りに回転可能に支持する。右側軸受２５は支持体２５ａを介して移動板１６に固定してある。右側軸受２５はＸ軸螺子軸２２の右端部を軸回りに回転可能に支持し、且つ前記右端部の軸方向への移動を規制する。即ち、Ｘ軸螺子軸２２は軸方向に移動困難である。Ｘ軸モータ２３は、Ｘ軸螺子軸２２の右端部に連結している。移動板１６、支持体２４ａ、左側軸受２４、支持体２５ａ、及び右側軸受２５は支持部に対応する。

図２に示す如く、Ｘ軸螺子軸２２には転動体（図示略）を介してナット２７が螺合している。Ｘ軸螺子軸２２にグリスが塗布してある。各軌道２１に複数の摺動子２６が摺動可能に設けてある。ナット２７及び摺動子２６の上部に立柱４が連結している。立柱４は柱状をなす。Ｘ軸モータ２３の回転によってＸ軸螺子軸２２は回転し、ナット２７は左右方向に移動し、立柱４は左右方向に移動する。Ｘ軸モータ２３、Ｘ軸螺子軸２２、ナット２７及び転動体はボールねじ機構を構成する。

移動板１６の所定箇所に温度検出器４０が設けてある。温度検出器４０は移動板１６の温度を検出する。Ｘ軸螺子軸２２の左端部の左右位置を検出する位置検出器４１が支持体４１ａを介して移動板１６に設けてある。位置検出器４１は光センサ又は超音波センサ等の非接触検出器であり、Ｘ軸螺子軸２２の左端部に対向する。

立柱４の前面に上下方向に移動するＺ軸方向移動機構３０が設けてある。Ｚ軸方向移動機構３０は、上下に延びた二つの軌道３１と、Ｚ軸螺子軸３２と、Ｚ軸モータ３３と、軸受３４とを備える。

軌道３１は立柱４前面の左右夫々に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２は上下に延び、二つの軌道３１の間に設けてある。Ｚ軸螺子軸３２の下端部及び中途部夫々に軸受３４が設けてある。なお中途部に設けた軸受の図示は省略する。Ｚ軸モータ３３はＺ軸螺子軸３２の上端部に連結している。

Ｚ軸螺子軸３２には転動体（図示略）を介してナット（図示略）が螺合している。Ｚ軸螺子軸３２にグリスが塗布してある。各軌道３１に複数の摺動子３５が摺動可能に設けてある。ナット及び摺動子３５の前部に主軸ヘッド５が連結している。Ｚ軸モータ３３の回転によってＺ軸螺子軸３２は回転し、ナットは上下方向に移動し、主軸ヘッド５は上下方向に移動する。Ｚ軸モータ３３、Ｚ軸螺子軸３２、ナット及び転動体はボールねじ機構を構成する。

上下に延びた主軸５ａが主軸ヘッド５内に設けてある。主軸５ａは軸回りに回転する。主軸ヘッド５の上端部に主軸モータ６が設けてある。主軸５ａの下端部は工具を装着する。主軸モータ６の回転によって主軸５ａが回転し、工具が回転する。回転した工具は、ワーク保持部３に保持したワークを加工する。

工作機械は工具を交換する工具交換装置（図示略）を備える。工具交換装置は工具マガジン（図示略）に収容した工具と主軸５ａに装着した工具を交換する。

図３は制御装置５０の構成を略示するブロック図である。制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、不揮発性メモリ５８及び入出力インタフェース５４を備える。作業者が操作部７を操作した場合、操作部７から入出力インタフェース５４に信号が入力する。操作部７は例えばキーボード、ボタン、タッチパネル等である。温度検出器４０及び位置検出器４１から入出力インタフェース５４に検出結果が入力する。入出力インタフェース５４は表示部８に信号を出力する。表示部８は文字、図形、記号等を表示する。表示部８は例えば液晶表示パネルである。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に格納した制御プログラムをＲＡＭ５３に読み出して、各モータの駆動を制御する。不揮発性メモリ５８は補正係数αを格納する。補正係数αは移動板１６の熱変位量に関する補正係数である。不揮発性メモリ５８は、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＰＭ、フラッシュメモリ等であり、書き換え可能である。

制御装置５０は、Ｘ軸モータ２３に対応したＸ軸制御回路５５、サーボアンプ５５ａ及び微分器２３ｂを備える。Ｘ軸モータ２３はエンコーダ２３ａを備える。Ｘ軸制御回路５５はＣＰＵ５１からの指令に基づいて、電流量を示す命令をサーボアンプ５５ａに出力する。サーボアンプ５５ａは前記命令を受け、Ｘ軸モータ２３に駆動電流を出力する。

エンコーダ２３ａはＸ軸制御回路５５に位置フィードバック信号を出力する。Ｘ軸制御回路５５は位置フィードバック信号に基づいて、位置のフィードバック制御を実行する。

エンコーダ２３ａは微分器２３ｂに位置フィードバック信号を出力し、微分器２３ｂは位置フィードバック信号を速度フィードバック信号に変換して、Ｘ軸制御回路５５に出力する。Ｘ軸制御回路５５は、速度フィードバック信号に基づいて、速度のフィードバック制御を実行する。

サーボアンプ５５ａが出力した駆動電流の値を電流検出器５５ｂが検出する。電流検出器５５ｂは駆動電流の値をＸ軸制御回路５５にフィードバックする。Ｘ軸制御回路５５は駆動電流の値に基づいて、電流制御を実行する。

制御装置５０はＹ軸モータ１３に対応したＹ軸制御回路５６、サーボアンプ５６ａ、微分器１３ｂ、電流検出器５６ｂを備え、Ｙ軸モータ１３はエンコーダ１３ａを備える。Ｙ軸制御回路５６、サーボアンプ５６ａ、微分器１３ｂ、Ｙ軸モータ１３、エンコーダ１３ａ、電流検出器５６ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

制御装置５０はＺ軸モータ３３に対応したＺ軸制御回路５７、サーボアンプ５７ａ、電流検出器５７ｂ、微分器３３ｂを備える。Ｚ軸モータ３３はエンコーダ３３ａを備える。Ｚ軸制御回路５７、サーボアンプ５７ａ、微分器３３ｂ、Ｚ軸モータ３３、エンコーダ３３ａ、電流検出器５７ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

工具マガジンはマガジンモータを備える。制御装置５０はマガジンモータ及び主軸モータ６に対しても、Ｘ～Ｚ軸モータ２３、１３、３３と同様なフィードバック制御を実行する。

制御装置５０は、温度検出器４０の検出結果と補正係数αに基づき、移動板１６の熱変位量を導出し、導出した移動板１６の熱変位量と位置検出器４１の検出結果に基づき、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を導出する。Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量に基づき、Ｘ軸モータ２３の回転量を補正する。

（補正係数αの導出）
制御装置５０は、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を導出する前に、補正係数αを予め導出し、不揮発性メモリ５８に格納する。以下、補正係数αの導出方法について説明する。図４は、移動板１６の熱変位測定を説明する説明図である。

位置検出器４２がワーク保持部３に取り付けてある。位置検出器４２は、光センサ又は超音波センサ等の非接触検出器である。治具５ｂが主軸５ａに取り付けてある。左右方向にて、治具５ｂは位置検出器４２に対向する。Ｘ軸モータ２３の駆動によって、治具５ｂは、左右方向における右側軸受２５に対応する位置まで移動する。尚、治具５ｂは位置検出器４２に干渉しない。位置検出器４２は治具５ｂの位置を検出し、該位置を制御装置５０に出力する。ＣＰＵ５１は、前記位置を不揮発性メモリ５８に記憶する。前記位置は第一基準位置に対応する。

次にＸ軸モータ２３の駆動によって、治具５ｂは、左右方向における左側軸受２４に対応する位置まで移動する。位置検出器４２は治具５ｂの位置を検出し、該位置を制御装置５０に出力する。ＣＰＵ５１は、前記位置を不揮発性メモリ５８に記憶する。前記位置は第二基準位置に対応する。前述したように、支持体２４ａ及び移動板１６は左右方向に相対移動可能である。移動板１６が熱変位した場合、左側軸受２４は移動しない。Ｘ軸螺子軸２２が熱変位し、Ｘ軸螺子軸２２の左端部が移動した場合、Ｘ軸螺子軸２２の左端部は左側軸受２４共に移動する。熱変位後も、左側軸受２４の位置をＸ軸螺子軸２２の左端部の位置とみなすことができる。

次に主軸５ａは上方に移動し、治具５ｂをワーク保持部３から離す。そして、ＣＰＵ５１はＸ軸モータ２３を駆動し、ワーク加工時の動作に対応するように、ナット２７をＸ軸螺子軸２２に沿って動かす。ナット２７とＸ軸螺子軸２２との間の摩擦によって、Ｘ軸螺子軸２２及び移動板１６は熱変位する。

その後、治具５ｂが位置検出器４２に対向する位置まで、主軸５ａは下方に移動する。Ｘ軸モータ２３の駆動によって、治具５ｂは、左右方向における右側軸受２５に対応する位置まで移動する。位置検出器４２は治具５ｂの位置を検出し、該位置を制御装置５０に出力する。ＣＰＵ５１は、前記位置を不揮発性メモリ５８に記憶する。前記位置は第一熱変位位置に対応する。

次にＸ軸モータ２３の駆動によって、治具５ｂは、左右方向における左側軸受２４に対応する位置まで移動する。位置検出器４２は治具５ｂの位置を検出し、該位置を制御装置５０に出力する。ＣＰＵ５１は、前記位置を不揮発性メモリ５８に記憶する。前記位置は第二熱変位位置に対応する。尚、位置検出器４２は非接触検出器に限定されず、プローブ又はスイッチ等を有する接触検出器を使用してもよい。

図５は、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位及び移動板１６の熱変位を説明する説明図である。図５は、移動板１６及びＸ軸螺子軸２２が左側（位置検出器４１側）に熱変位する場合を示す。Ｐ１は第一基準位置、Ｐ２は第二基準位置、Ｑ１は第一熱変位位置、Ｑ２は第二熱変位位置、Ｐ３は、第三基準位置、Ｑ３は第三熱変位位置である。Ｐ１とＰ２の間の距離はＬ、Ｐ１とＲの間の距離はＬａである。図２に示す如く、Ｌは左側軸受２４及び右側軸受２５の間の距離、Ｌａは右側軸受２５と位置検出器４１の間の距離である。第三基準位置Ｐ３は、ワーク加工時の動作に対応するように、ナット２７をＸ軸螺子軸２２に沿って動かす前の位置検出器４１の位置である。第三熱変位位置Ｑ３は、ワーク加工時の動作に対応するように、ナット２７をＸ軸螺子軸２２に沿って動かした後の位置検出器４１の位置である。

前述したように、右側軸受２５はＸ軸螺子軸２２の軸方向への移動を規制する。そのため、第一基準位置Ｐ１と第一熱変位位置Ｑ１の差分Ｄ１は、移動板１６における位置Ｐ１よりも左側部分の熱変位量、即ち位置Ｐ１における移動板１６の熱変位量である。

左右方向において、Ｘ軸螺子軸２２の左端部と左側軸受２４は共に移動する。即ち、左側軸受２４はＸ軸螺子軸２２を軸方向に移動可能に支持する。そのため、第二基準位置Ｐ２と第二熱変位位置Ｑ２の差分Ｄ２は、移動板１６の熱変位量Ｄ１及びＸ軸螺子軸２２の熱変位量である。したがって、差分Ｄ２から差分Ｄ１を減算することによって、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量Ｓが求まる。ＣＰＵ５１は、不揮発性メモリ５８に記憶した第一基準位置Ｐ１、第一熱変位位置Ｑ１、第二基準位置Ｐ２、第二熱変位位置Ｑ２に基づき、移動板１６の熱変位量Ｄ１とＸ軸螺子軸２２の熱変位量Ｓを導出する。

前述したように、右側軸受２５はＸ軸螺子軸２２の軸方向への移動を規制する。そのため、位置検出器４１の第三基準位置Ｐ３と第三熱変位位置Ｑ３の差分Ｄ６は、位置Ｐ１における移動板１６の熱変位量Ｄ１と移動板１６における距離Ｌａ部分の熱変位量Ｄ５の和である。差分Ｄ５は移動板１６における距離Ｌａ部分（Ｐ１とＲの間の部分）の熱変位量であり、第一部分熱変位量に対応する。

ワーク加工時の動作に対応するように、ナット２７をＸ軸螺子軸２２に沿って動かす前に、予め、位置検出器４１から、第二基準位置Ｐ２と第三基準位置Ｐ３との差分Ｄ３を導出する。差分Ｄ３は第三差分に対応する。
位置検出器４１の検出結果から、Ｘ軸螺子軸２２の左端部の位置Ｑ２、即ち第二熱変位位置と、位置検出器４１の位置Ｑ３、即ち第三熱変位位置の差分Ｄ４を検出する。差分Ｄ４は第四差分に対応する。差分Ｄ３と差分Ｄ４の差分から、差分Ｄ５とＸ軸螺子軸２２の熱変位量Ｓの差分が求まる。

Ｄ２とＤ１の差分を求め、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量Ｓを求める。Ｄ３とＤ４の差分、即ちＤ５とＳの差分に対し、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量Ｓを加算することで移動板１６における距離Ｌａ部分（Ｐ１とＰ３の間の部分）の熱変位量Ｄ５を導出する。

次にＣＰＵ５１は、温度検出器４０の検出結果、即ち移動板１６の所定箇所における温度変化量に基づき、移動板１６における距離Ｌａ部分（Ｐ１とＰ３の間の部分）の熱変位量Ｄ５′を導出する。該熱変位量Ｄ５′は、第二部分熱変位量に対応する。具体的には以下のようにして導出する。

温度検出器４０は、ワーク加工時の動作に対応するようにナット２７を動かす前の温度Ｔ１と後の温度Ｔ２を夫々検出し、制御装置５０に出力する。ＣＰＵ５１は不揮発性メモリ５８に各温度Ｔ１、Ｔ２を記憶する。移動板１６の線膨張係数Ｃが不揮発性メモリ５８に予め記憶してある。ＣＰＵ５１は、温度Ｔ１、Ｔ２の差分、距離Ｌａ、線膨張係数Ｃを乗算し、移動板１６における距離Ｌａ部分（Ｐ１とＲの間の部分）の熱変位量Ｄ３′を導出する。即ち、第二部分熱変位量を導出する。温度Ｔ１、Ｔ２の差分は温度変化量に対応する。

ＣＰＵ５１は、第一部分熱変位量Ｄ５を第二部分熱変位量Ｄ５′で除算し、第二部分熱変位量Ｄ５′に対する第一部分熱変位量Ｄ５の割合を導出する。即ち、補正係数αを導出する。ＣＰＵ５１は補正係数αを不揮発性メモリ５８に記憶する。移動板１６における所定箇所の温度変化量に、補正係数αを乗算することによって、移動板１６の温度ムラを反映した温度変化量を求めることができる。尚、Ｙ軸螺子軸１２及びＺ軸螺子軸３２を支持する支持部についても同様に、補正係数を導出するが、移動板１６と同様な導出方法なので、その記載を省略する。

ＣＰＵ５１は、加工処理の開始後、適宜のタイミングで、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量の導出及び補正を実行する。ＣＰＵ５１は、補正係数αを使用する第一導出方法にて、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を導出し、またナット２７及びＸ軸螺子軸２２の摩擦熱に基づく第二導出方法にて、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を導出する。尚、Ｙ軸螺子軸１２及びＺ軸螺子軸３２の熱変位量も導出するが、Ｘ軸螺子軸２２と同様な導出方法なので、その記載を省略する。

（第一導出方法）
第一導出方法について説明する。ＣＰＵ５１は、温度検出器４０にて検出した温度と、前述の温度Ｔ１との差分、即ち移動板１６における所定箇所の温度変化量を求める。該温度変化量、補正係数α、距離Ｌａ、及び線膨張係数Ｃを乗算し、移動板１６における距離Ｌａ部分の熱変位量Ｄ５ａを導出する。

ＣＰＵ５１は、位置検出器４１の検出結果から、Ｘ軸螺子軸２２の左端部の位置Ｑ２ａを導出する。ＣＰＵ５１は、第二基準位置Ｐ２と第三基準位置Ｐ３の差分Ｄ３と、導出したＸ軸螺子軸２２の左端部の位置Ｑ２ａと、熱変位後における位置検出器４１の位置Ｑ３ａの差分Ｄ４ａを求める。求めた差分Ｄ４ａ及び差分Ｄ３との差分と、熱変位量Ｄ５ａとの差分、即ち、Ｘ軸螺子軸２２全体の熱変位量Ｓａを導出する。上述の第一導出方法を実行するＣＰＵ５１は、第二導出部及び第三導出部に対応し、熱変位量Ｓａは第二熱変位量に対応する。

（第二導出方法）
第二導出方法について説明する。まず、Ｘ軸モータ２３側（右側）の軸受２５、ナット２７の移動区間及びＸ軸モータ２３の反対側（左側）の軸受２４の３領域の発熱量を求める。移動区間は二つの軸受２４、２５の間に相当する。また移動区間を複数の区間（分割区間）に分割し、区間毎の発熱量を求める。

（合計発熱量の算出）
図６は分割したＸ軸螺子軸２２を略示する概念図である。図６に示すように、制御装置５０はＸ軸螺子軸２２のナット２７が移動する移動区間（長さをＬで示す）をｎ分割する。一定時間（例えば５０ｍｓ）毎に、ナット２７が所在する分割区間を判定する。制御装置５０はモータの実回転速度から所在する分割区間の発熱量を求め、後述する温度分布演算回路５１ｃのデータエリアに格納する。発熱量は次式で求める。ナット２７が所在する区間は、エンコーダ２３ａが出力する信号に基づいて判断できる。

Ｑ＝ｄ₁ ・ω＋ｄ₂ ・ω² ＋ｄ₃ ・ａ・ｍ・ω ・・・（１）
ここでＱは発熱量、ｄ₁ ～ｄ₃ は係数（第１係数、第２係数及び第３係数）、ωはＸ軸モータ２３の回転速度、ａはＸ軸モータ２３の回転加速度、ｍはＸ軸螺子軸２２によって移動する物体の質量である。

式（１）において、ｄ₁ ・ωはＸ軸螺子軸２２及びナット２７が発生する摩擦熱の発熱量を示し、ｄ₂ ・ω² はナット２７及びＸ軸螺子軸２２の間に設けたグリスの粘性によって発生する粘性発熱の発熱量を示し、ｄ₃ ・ａ・ｍ・ωはナット２７に作用する慣性力によって発生する慣性力発熱の発熱量を示す。なお粘性発熱による発熱量又は摩擦熱に対して、慣性力発熱の発熱量が充分に小さい場合、式（１）において慣性力発熱の発熱量を省略してもよい。慣性力発熱は慣性力によってナット２７の負荷が増加し、ナットの２７の負荷が増加することで摩擦力が増大することに依るものである。

図７はデータエリアの一例を示す概念図である。図７に示すように、制御装置５０は、ナット２７が所在する分割区間での、ナット２７の移動による発熱量を、式（１）を用いて５０ｍｓ毎に算出する。この処理を一定時間繰り返す。一定時間は例えば６４００ｍｓである。この場合、制御装置５０は１２８回算出する。制御装置５０は分割区間毎に発熱量を合計し、合計発熱量Ｑ_Niを求め、各区間１～ｎに対応したデータエリアに格納する。

次に左側軸受２４の発熱量は次式で求める。

Ｑ_L＝Ｄ・ω
ここでＱ_Lは左側軸受２４の発熱量、Ｄは係数、ωはＸ軸モータ２３の回転速度である。

次に制御装置５０は右側軸受２５の発熱量（右側軸受発熱量）Ｑ_R を算出する。右側軸受発熱量はＸ軸モータ２３の上昇温度による入熱に起因するものである。制御装置５０はＸ軸モータ２３の温度を算出し、算出した温度とＸ軸螺子軸２２端部の温度の差分に基づいて、Ｘ軸螺子軸２２端部の入熱量、即ち右側軸受発熱量Ｑ_R を求める。

図８はＸ軸モータ２３の温度と時間の関係を示す図である。図８に示す如く、最大飽和温度がＬ_1aであった場合、工作機械駆動中のＸ軸モータ温度Θ_M は、直線Ｐ＝Ｌ_1aに対する漸近線１５０を描く。またＸ軸モータ温度Θ_M が最大飽和温度Ｌ_1aに達した後（図８ではｔ＝８hourの時点）、工作機械を停止すると、Ｘ軸モータ温度Θ_M は直線Ｑ＝０に対する漸近線１５１を描く。

漸近線１５０は、
Ｌ_1a＝Ｋ₂ ・ω＋Ｋ₃ ・ｉ₂ ・・・（２）
Θ_M ＝Ｌ_1a・（1－ｅｘｐ（－γ・ｔ）） ・・・（３）
で表すことができる。

漸近線１５１は、
Θ_M ＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（－γ・ｔ） ・・・（４）
で表される。ここで、ｉはＸ軸モータ２３に流れる電流、ωはモータ回転速度、Ｌ_1aは飽和温度であり、γ、Ｋ₂ 、Ｋ₃ はＸ軸モータ２３固有の定数である。
工作機械の駆動開始後ａ分後のＸ軸モータ温度Θ_M1a は、
Θ_M1a ＝Ｌ_1a・｛１－ｅｘｐ（－γ・ａ／６０）｝
となる。
また、工作機械停止後ａ分後のＸ軸モータ温度Θ_M-1a は、
Θ_M-1a＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（－γ・ａ／６０）
となる。主に式（３）を用いて上記経過時間の間のＸ軸モータ温度Θ_M を算出する。尚、以下の説明では、工作機械の駆動後、時刻ｔ１、ｔ２、・・・（分）と時間が経過したものとして説明する。すなわち、時刻ｔ１、ｔ２、・・・の間隔が夫々の処理における経過時間である。

図９はＸ軸モータ温度と経過時間との関係を示す図である。図９Ａは駆動開始後０からｔ１までのＸ軸モータ温度と経過時間との関係図、図９Ｂは駆動開始後ｔ１からｔ２までのＸ軸モータ温度と経過時間との関係図、図９Ｃは駆動開始後ｔ２からｔ３までのＸ軸モータ温度と経過時間との関係図、図９Ｄは駆動開始後０からｔ３までのＸ軸モータ温度と経過時間との関係図である。なお図９において縦軸は摂氏（℃）を示し、前述したように横軸は分を示す。

本実施例では、上記経過時間に基づいてＸ軸モータ温度Θ_M を算出した場合、Ｘ軸モータ温度Θ_M は、その後式（４）に従って低下する。即ち図９Ａに曲線３０１で示す如く、時刻０から時刻ｔ１までの間の経過時間に基づいて算出したＸ軸モータ温度Θ_Mt1 の時刻ｔ１における値Θ_Mt1-1 は、前述のように
Θ_Mt1-1 ＝Ｌ_t1・｛１－ｅｘｐ（－γ・ｔ１／６０）｝
となる。但し、Ｌ_t1は時刻０から時刻ｔ１間での経過時間に基づいて算出した最大飽和温度である。そして、時刻ｔ２におけるＸ軸モータ温度Θ_Mt2 の値Θ_Mt1-2 は、式（４）より、
Θ_Mt1-2 ＝Θ_Mt1-1 ・ｅｘｐ｛－γ・（ｔ２－ｔ１）／６０｝
以下同様に、時刻ｔ３、ｔ４におけるＸ軸モータ温度Θ_Mt1 の値Θ_Mt1-3 、Θ_Mt1-4 は、
Θ_Mt1-3 ＝Θ_Mt1-1 ・ｅｘｐ｛－γ・（ｔ３－ｔ１）／６０｝
Θ_Mt1-4 ＝Θ_Mt1-1 ・ｅｘｐ｛－γ・（ｔ４－ｔ１）／６０｝
となる。同様に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の経過時間に基づいて最大飽和温度Ｌ_t2を算出した場合、それに対応するＸ軸モータ温度Θ_Mt2 は図９Ｂに曲線３０２で例示するように変化し、その時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４におけるΘ_Mt2-1 、Θ_Mt2-2 、Θ_Mt2-3 は夫々、
Θ_Mt2-1 ＝Ｌ_t2・［１－ｅｘｐ｛－γ・（ｔ２－ｔ１）／６０｝］
Θ_Mt2-2 ＝Θ_Mt2-1 ｅｘｐ｛－γ・（ｔ３－ｔ２）／６０｝
Θ_Mt2-3 ＝Θ_Mt2-1 ・ｅｘｐ｛－γ・（ｔ４－ｔ２）／６０｝
となる。図９ＣはＸ軸モータ温度Θ_Mt3 の温度変化を示しており、前述と同様にΘ_Mt3-1 、Θ_Mt3-2 、Θ_Mt3-3 を求めることができる。

図９Ｄは、算出したＸ軸モータ温度Θ_Mt1 、Θ_Mt2 ・・・の各時刻における値を加算した値を示す。例えば、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、・・・の間の経過時間に基づいて、図９Ｄに曲線３０１、３０２、３０３・・・で例示するＸ軸モータ温度Θ_M が算出された場合、Ｘ軸モータ温度Θ_M は、図９Ｄの曲線３０４で例示するように変化する。

前記Ｘ軸モータ温度Θ_M を用いて、右側軸受発熱量Ｑ_R を算出するには、次式、
Ｑ_R ＝Ｋ₄ （Θ_M－Θ_S ） …（５）
となる。ここで、Ｋ₄ ：係数、Θ_S ：Ｘ軸螺子軸端部温度である。尚、Ｘ軸螺子端部温度とは右側軸受２５が支持するＸ軸螺子軸２２の部分の温度である。

（温度分布の算出）
以上の如く移動区間と各軸受２４、２５の発熱量を求めた場合、これらの発熱量から温度分布を算出する。温度分布は次の非定常熱伝導方程式、
［Ｃ］ｄ｛θ｝/ｄｔ＋［Ｈ］｛θ｝＋｛Ｑ｝＝０ ・・・（６）
を初期条件｛θ｝_t=0 、ｄ｛θ｝/ｄｔ_t=0 の下に解き求める。
ここで、［Ｃ］：熱容量マトリックス、［Ｈ］：熱伝導マトリックス、｛θ｝：温度分布、｛Ｑ｝：発熱量、ｔ：時間である。

（熱変位量の算出）
Ｘ軸螺子軸２２の各部の温度分布を求めた場合、これからＸ軸螺子軸２２全体、即ち二つの軸受２４、２５の間の部分について、熱変位量Ｓｂを算出する。熱変位量Ｓｂは、次式、
ΔＬ＝∫^L ₀β×θ（Ｌ）ｄＬ ・・・（７）
に基づき、求める。即ち、Ｘ軸螺子軸２２における二つの軸受２４、２５の間の部分について、式（７）を適用する。ここで、ΔＬ：熱変位量、β：Ｘ軸螺子軸２２の材料の線膨張係数である。
上述の第二導出方法を実行するＣＰＵ５１は第一導出部に対応し、熱変位量Ｓｂは第一熱変位量に対応する。

（熱変位量の分布の補正）
次に熱変位量Ｓｂに対する熱変位量Ｓａの割合Ｋを導出する。またＸ軸螺子軸２２の各部の温度分布に基づき、各部（各区間１～ｎ）の熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）を、各区間の幅について、式（７）を適用し、導出する。そして、導出した熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）に割合Ｋを乗算する。

（送り量の補正）
熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）に割合Ｋを乗算した値に基づき、Ｘ軸螺子軸２２を移動するナット２７の送り量を補正する。

図１０は制御装置５０によるＸ軸モータ２３の制御処理を示す機能ブロック図である。なおＹ軸モータ１３及びＺ軸モータ３３についても同様の処理を行う。

補間制御回路５１ａはＲＡＭ５３に読み込んだ加工データに基づきボールねじ機構の送り量を計算する回路である。ＲＡＭ５３は位置レジスタ５３ｂを備える。信号分配部５１ｂはボールねじ機構の送り量に応じた送り量信号を各軸に分けて分配し、前記送り量信号をＸ軸制御回路５５に与える。信号分配部５１ｂは前記送り量信号を位置レジスタ５３ｂに与え、ナット２７の位置データを位置レジスタ５３ｂに格納する。エンコーダ２３ａはＸ軸モータ２３の回転速度を常時検出し、検出信号をＸ軸制御回路５５及び温度分布演算回路５１ｃに入力する。なお破線は制御装置５０を示す。

ＲＡＭ５３はパラメータメモリ５３ａを備える。パラメータメモリ５３ａはＸ軸螺子軸２２の長さ、径等の機械構造に関するパラメータ、密度、比熱、式（３）及び式（４）で用いるγ等の物理的性質に関するパラメータ及び前記熱分配係数（比率）ηＮ、ηＢ等を格納し、また不揮発性メモリ５８からのパラメータを格納する。温度分布演算回路５１ｃはＸ軸モータ２３の回転速度検出信号から式(１)に基づきＸ軸螺子軸２２の移動区間発熱量を５０ｍｓ毎に算出し、６４００ｍｓ後、各分割区間の合計発熱量Ｑ_Niを演算する。

また右側軸受発熱量に関して、温度分布演算回路５１ｃは、電流検出器５５ｂからの電流とＸ軸モータ２３の回転速度を式(２)に適用して、Ｘ軸モータ２３の飽和温度を算出し、式(３)及び式(４)に適用して、Ｘ軸モータ温度Θ_M を計算する。また式（６）によってＸ軸螺子軸端部温度Θ_s を求める。Ｘ軸モータ温度Θ_M とＸ軸螺子軸端部温度Θ_s から式（５）に基づき右側軸受発熱量Ｑ_R の計算を行う。左側軸受発熱量Ｑ_L はＸ軸モータ２３の回転速度に基づいて計算を行う。

温度分布演算回路５１ｃは各分割区間の合計発熱量Ｑ_Ni、右側軸受発熱量Ｑ_R 、左側軸受発熱量Ｑ_L とパラメータメモリ５３ａに記憶する各種データとから式（６）を解き、移動区間及び二つの軸受２４、２５の温度分布を算出する。具体的には、工作機械の駆動後（ｔ＝０）、時刻がｔ１、ｔ２、・・・（分）と時間が経過したときの温度分布の算出は次のように行う。
図１１は各分割区間の温度及び入力熱量を示す概念図である。図１１において温度Θ_s の単位は摂氏である。図１１を用いて式（６）は、次式

と表現できる。

図１２は、Ｘ軸モータ２３に係るボールねじ機構の各位置における温度と時間との関係を示すグラフである。なお図１２において縦軸は摂氏（℃）を示し、横軸は分を示す。
時刻ｔ＝０の時の移動区間及び二つの軸受２４、２５の温度｛θ｝、およびＸ軸モータ温度Θ_M は既知であるため式（５）よりＱ_R を求めることができる。また式（１）からＱ_N1～Ｑ_Nn、Ｘ軸モータ２３の回転速度からＱ_L も既知となる。これらの値を式（８）の右辺に代入すると図１２の如く各位置における温度が上昇する速度（ｄ｛θ｝_t=0 ／ｄｔ）すなわち傾きを求めることができる。この傾きより、ｔ＝１における各部の温度｛θ｝は下式により求めることができる。
｛θ｝_t=t1＝｛θ｝_t=to＋（ｄ｛θ｝_t=0 /ｄｔ）・ｔ１

｛θ｝_t=t0のＸ軸螺子軸端部温度Θ_S と式（３）、（４）で求まるＸ軸モータ温度Θ_M から、ｔ＝１におけるＱ_R が式（５）より求まる。これらの値を式（８）に代入し、
ｄ｛θ｝_t=1 ／ｄｔを求めるとｔ＝２における各部の温度は
｛θ｝_t=t2＝｛θ｝_t=t1＋（ｄ｛θ｝_t=1 /ｄｔ）×（ｔ２－ｔ１）
で求まる。このようにして、ｔ＝ｔ３、‥‥の温度は同様にして求めることができる。

熱変位演算回路５１ｄは、温度分布演算回路５１ｃが算出した温度分布から式（７）に基づき、Ｘ軸螺子軸２２全体の熱変位量Ｓｂと、各区間の熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）とを演算し、演算結果を補正演算回路５１ｅに与える。測定変位演算回路５１ｆは、温度検出器４０及び位置検出器４１の検出結果を取得し、Ｘ軸螺子軸２２全体の熱変位量Ｓａを演算し、演算結果を補正演算回路５１ｅに与える。補正演算回路５１ｅは、熱変位量Ｓｂに対する熱変位量Ｓａの割合Ｋを演算し、割合Ｋを、各区間の熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）に乗算する。補正信号発生部５１ｇは、補正演算回路５１ｅが演算した値に応じた補正信号をＸ軸制御回路５５に与える。前記各回路、信号分配部５１ｂ及び補正信号発生部５１ｇはＣＰＵ５１を構成する。

図１３は、制御装置５０による熱変位量演算処理を示すフローチャートである。制御装置５０のＣＰＵ５１はＸ軸螺子軸２２の移動区間を有限個数の分割区間に分割する（ステップＳ１、図６参照）。ＣＰＵ５１は移動区間の分割によって熱分布モデルの領域を形成する。なお各分割区間ｉに対応して、現在の外気温度θ_air 、初期位置、現在位置、変位量、線膨張係数、熱容量、熱伝達係数等を記憶するメモリ領域がＲＡＭ５３に設けてある。

次にＣＰＵ５１は各分割区間ｉにおいて、初期温度｛θ｝_t=o を設定する（ステップＳ２）。該初期温度｛θ｝_t=o は、分割区間毎に個別に設定できる。工作機械の温度が外気温度θ_air と一致していると扱う場合、全ての分割区間について初期温度｛θ｝_t=o を外気温度θ_air に設定する。工作機械の駆動によって各分割区間の間に温度差が生じている場合、各分割区間に初期温度を夫々設定する。初期温度｛θ｝_t=0 は不揮発性メモリ５８に記憶する。またＣＰＵ５１は初期位置等の基準値についても測定を行い記憶する。

５０ｍｓ毎にナット２７の現在位置、送り速度のデータが温度分布演算回路５１ｃに入力する。温度分布演算回路５１ｃ、即ちＣＰＵ５１は式（１）に基づきナット２７の分割区分毎の発熱量を算出する（ステップＳ３）。Ｘ軸モータ２３の回転速度から左側ベアリング発熱量を算出する（ステップＳ４）。

ＣＰＵ５１は、Ｘ軸モータ２３に流れる電流とモータ回転速度とを用いて式（２）に基づき飽和温度を求め、該飽和温度と式（３）及び式（４）とによりＸ軸モータ２３の温度変化を求める（ステップＳ５）。Ｘ軸モータ２３の温度変化とＸ軸螺子軸端部温度とから、Ｘ軸モータ２３に隣接する分割区間への入熱、所謂右側軸受発熱量を式（５）に基づき算出する（ステップＳ６）。

ＣＰＵ５１はステップＳ３～Ｓ６で求めた発熱量と非定常熱伝導方程式（６）とを用いて各分割区間の温度分布を求める（ステップＳ７）。ＣＰＵ５１は、ステップＳ７で求めた温度分布により、Ｘ軸螺子軸２２全体の熱変位量Ｓｂ、各分割区間の熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）を、式（７）を用いて演算する（ステップＳ８）。ＣＰＵ５１は、熱変位量Ｓｂに対する熱変位量Ｓａの割合Ｋを演算し、演算した割合Ｋを、各分割区間の熱変位量ΔＳ（１）～ΔＳ（ｎ）に乗算し、補正する（ステップＳ９）。ＣＰＵ５１は、各分割区間について、ステップＳ２で記憶した基準位置からの熱変位量を算出する（ステップＳ１０）。ＣＰＵ５１（補正信号発生部５１ｇ）は、ステップＳ１０で求めた熱変位量に基づく送り量信号（補正信号）をＸ軸制御回路５５に出力する（ステップＳ１１）。Ｘ軸制御回路５５は、信号分配部５１ｂからの送り量信号に基づく送り量を、補正信号が示す値に基づき補正する。ＣＰＵ５１はステップＳ１に処理を戻す。

実施の形態に係る工作機械にあっては、位置検出器４１と第一基準位置Ｐ１との間における移動板１６の熱変位量を第一方法及び第二方法を用いて夫々導出する。第一基準位置Ｐ１は、軸方向に移動可能に支持してあるＸ軸螺子軸２２の左端部の位置であって、ナット２７が移動する前の位置である。第一方法は位置検出器４１の検出結果に基づき、第一部分熱変位量を導出する。第二方法は、移動板１６の所定箇所における温度変化量に基づき、第二部分熱変位量を導出する。第一部分熱変位量及び第二部分熱変位量は、いずれも、位置検出器４１と第一基準位置Ｐ１との間における移動板１６の熱変位量であるが、第一部分熱変位量は、移動板１６の温度ムラを反映しているのに対し、第二部分熱変位量は前記温度ムラを反映していない。そこで第二部分熱変位量に対する第一部分熱変位量の割合、即ち補正係数αを導出する。補正係数αを第一部分熱変位量に乗算することによって、温度ムラを反映した移動板１６の熱変位量を求めることができ、移動板１６の熱変位量の精度を向上させることができる。Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を導出する場合に、温度ムラを反映した移動板１６の熱変位量を使用することによって、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を精度よく求めることができる。

またナット２７及びＸ軸螺子軸２２が発生する摩擦熱に基づくＸ軸螺子軸２２の第一熱変位量を導出する。また移動板１６の温度ムラを反映した補正係数αを予め設定しておく。移動板１６の所定箇所の温度変化量に基づき、位置検出器４１とＸ軸螺子軸２２の右端部との間における移動板１６の熱変位量を演算する場合、補正係数αを使用する。補正係数αを使用した移動板１６の熱変位量に基づき、Ｘ軸螺子軸２２の第二熱変位量を導出する。移動板１６の温度ムラを反映した第二熱変位量に基づき、第一熱変位量を補正し、Ｘ軸螺子軸２２の熱変位量を精度よく求めることができる。

また第一熱変位量に対する第二熱変位量の割合と、各区間におけるＸ軸螺子軸２２の熱変位量との積を導出する。導出した積に基づきナット２７の移動量を補正し、ナット２７の適切な位置への移動を実現する。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

１６ 移動板
２２ Ｘ軸螺子軸
２４ 左側軸受
２４ａ 支持体
２５ 右側軸受
２５ａ 支持体
４０ 温度検出器
４１ 位置検出器
５０ 制御装置

Claims (3)

1. 螺子軸の一端部を軸回りに回転可能に支持し且つ前記一端部の軸方向への移動を規制し
   、前記螺子軸の他端部を軸回りに回転可能に且つ軸方向に移動可能に支持する工作機械の
   支持部の熱変位量に関する補正係数の導出方法であって、
   前記螺子軸の一端部の第一基準位置を測定し、
   前記螺子軸の他端部の第二基準位置を測定し、
   前記第一基準位置及び第二基準位置の測定後、前記螺子軸に連結したナットを動かし、
   前記ナットを動かした後に、前記螺子軸の一端部における第一熱変位位置を測定し、
   前記ナットを動かした後に、前記螺子軸の他端部における第二熱変位位置を測定し、
   前記第一基準位置と前記第一熱変位位置との第一差分を導出し、
   前記第二基準位置と前記第二熱変位位置との第二差分を導出し、
   前記第一差分と前記第二差分との差分に基づく前記螺子軸の熱変位量を導出し、
   前記ナットを動かす前に、前記螺子軸の他端部に対向配置した位置検出器の第三基準位
   置と前記第二基準位置との第三差分を導出し、
   前記ナットを動かした後に、前記位置検出器の第三熱変位位置と前記第二熱変位位置と
   の第四差分を導出し、
   前記第三差分及び第四差分の差と前記螺子軸の熱変位量に基づき、前記第三基準位置と
   前記第一基準位置との間における前記支持部の第一部分熱変位量を導出し、
   前記支持部の所定箇所における温度変化量、前記第三基準位置と前記第一基準位置との
   間の寸法及び線膨張係数に基づき、前記第三基準位置と前記第一基準位置との間における
   前記支持部の第二部分熱変位量を導出し、
   前記第二部分熱変位量に対する前記第一部分熱変位量の割合である補正係数を導出する
   補正係数の導出方法。
2. 螺子軸の一端部を軸回りに回転可能に支持し且つ前記一端部の軸方向への移動を規制し、前記螺子軸の他端部を軸回りに回転可能に且つ軸方向に移動可能に支持する支持部と、
   前記螺子軸の他端部に対向配置してあり、前記螺子軸の軸方向位置を検出する位置検出器と、
   前記支持部の所定箇所の温度を検出する温度検出器と、
   前記螺子軸に転動体を介して連結し、ワークの移動を行うナットと、
   該ナット及び螺子軸が発生する摩擦熱に基づき、前記螺子軸の第一熱変位量を導出する第一導出部と、
   前記温度検出器にて検出した温度の変化量、前記位置検出器と前記一端部との間における前記支持部の寸法、線膨張係数及び請求項１に記載の導出方法にて導出した補正係数に基づき、前記位置検出器と前記一端部との間における前記支持部の熱変位量を導出する第二導出部と、
   該第二導出部にて導出した前記支持部の熱変化量、及び前記位置検出器にて検出した位置の変化量に基づき、前記螺子軸の第二熱変位量を導出する第三導出部と、
   前記第一熱変位量及び第二熱変位量に基づき、前記ナットの移動量を補正する補正部と
   を備える工作機械。
3. 前記螺子軸に対して複数の区間を設定する区間設定部を備え、
   前記補正部は、前記第一熱変位量に対する前記第二熱変位量の割合と、前記区間設定部にて設定した各区間における前記螺子軸の熱変位量との積を導出し、導出した積に基づき前記ナットの移動量を補正する
   請求項２に記載の工作機械。

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