JPH05108127A - 数値制御装置の誤差補正方式 - Google Patents
数値制御装置の誤差補正方式Info
- Publication number
- JPH05108127A JPH05108127A JP26768091A JP26768091A JPH05108127A JP H05108127 A JPH05108127 A JP H05108127A JP 26768091 A JP26768091 A JP 26768091A JP 26768091 A JP26768091 A JP 26768091A JP H05108127 A JPH05108127 A JP H05108127A
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- Japan
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- driven object
- machine tool
- temperature
- thermal displacement
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱膨張などのような被駆動物の温度変化によ
って生じる熱変位誤差を、確実に、かつ簡単に除去す
る。 【構成】 被駆動物の機械位置毎の熱変化率テーブルが
数値制御装置に設定されており、工作機械の温度変化に
基づいて被駆動物の温度信号が形成される。被駆動物の
熱変位誤差は、温度信号と被駆動物の機械位置毎の熱変
化率と被駆動物に指令されている機械位置とに基づいて
演算される。数値制御装置から工作機械への指令を補正
して、工作機械の温度変化により生じる被駆動物の熱変
位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正する。
って生じる熱変位誤差を、確実に、かつ簡単に除去す
る。 【構成】 被駆動物の機械位置毎の熱変化率テーブルが
数値制御装置に設定されており、工作機械の温度変化に
基づいて被駆動物の温度信号が形成される。被駆動物の
熱変位誤差は、温度信号と被駆動物の機械位置毎の熱変
化率と被駆動物に指令されている機械位置とに基づいて
演算される。数値制御装置から工作機械への指令を補正
して、工作機械の温度変化により生じる被駆動物の熱変
位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置の誤差補正
方式に関し、特に工作機械の温度変化により生じる被駆
動物の熱変位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正
する数値制御装置の誤差補正方式に関する。
方式に関し、特に工作機械の温度変化により生じる被駆
動物の熱変位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正
する数値制御装置の誤差補正方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から数値制御装置でピッチ誤差を補
正し、ボールねじの送りむらをなくすために、各種の誤
差補正方式が案出されている。このピッチ誤差補正と同
時に工作機械の温度変化により生じる被駆動物の熱変位
誤差を補正すれば、更に工作機械の加工精度を高めるこ
とが可能になる。ところが工作機械の各部の温度は一様
には変化しないから、工作機械側での被駆動物の位置を
パラメータにして補正量を決定しないと、熱変位誤差を
補正できない。
正し、ボールねじの送りむらをなくすために、各種の誤
差補正方式が案出されている。このピッチ誤差補正と同
時に工作機械の温度変化により生じる被駆動物の熱変位
誤差を補正すれば、更に工作機械の加工精度を高めるこ
とが可能になる。ところが工作機械の各部の温度は一様
には変化しないから、工作機械側での被駆動物の位置を
パラメータにして補正量を決定しないと、熱変位誤差を
補正できない。
【０００３】ところで数値制御装置側ではピッチ誤差を
被駆動物の位置に応じて補正しているから、熱変位誤差
の補正も数値制御装置側で合わせて行うことが好まし
い。したがって数値制御装置側で熱変位補正を実行する
場合には、数値制御装置は、被駆動物の位置及び温度に
応じた補正量を工作機械から直接に受け取ることが必要
となる。
被駆動物の位置に応じて補正しているから、熱変位誤差
の補正も数値制御装置側で合わせて行うことが好まし
い。したがって数値制御装置側で熱変位補正を実行する
場合には、数値制御装置は、被駆動物の位置及び温度に
応じた補正量を工作機械から直接に受け取ることが必要
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、工作機械は場
所によって金属の肉厚が違うために、その各部の熱変化
の割合も異なる。そのため被駆動物に対する熱変位誤差
を知るには、工作機械の各部分での温度を検出して、そ
れぞれ温度信号として数値制御装置に入力する必要が生
じる。また、工作機械の場所によって熱膨張の割合が異
なっていれば、数値制御装置側で熱変位補正を実行する
には、温度信号と被駆動物の指令位置とから誤差量を演
算しなくてはならず、数値制御装置にとってその補正演
算が大きな負荷となる。
所によって金属の肉厚が違うために、その各部の熱変化
の割合も異なる。そのため被駆動物に対する熱変位誤差
を知るには、工作機械の各部分での温度を検出して、そ
れぞれ温度信号として数値制御装置に入力する必要が生
じる。また、工作機械の場所によって熱膨張の割合が異
なっていれば、数値制御装置側で熱変位補正を実行する
には、温度信号と被駆動物の指令位置とから誤差量を演
算しなくてはならず、数値制御装置にとってその補正演
算が大きな負荷となる。
【０００５】このように、工作機械の温度及び被駆動物
の位置に応じて正確に熱変位誤差を補正することは容易
なことではなく、特に環境温度の変動が大きい場合には
精度の高い加工が行えないという問題点があった。
の位置に応じて正確に熱変位誤差を補正することは容易
なことではなく、特に環境温度の変動が大きい場合には
精度の高い加工が行えないという問題点があった。
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、熱膨張などのような被駆動物の温度変化によ
って生じる熱変位誤差を、確実に、かつ簡単に除去する
ことができる数値制御装置の誤差補正方式を提供するこ
とを目的とする。
のであり、熱膨張などのような被駆動物の温度変化によ
って生じる熱変位誤差を、確実に、かつ簡単に除去する
ことができる数値制御装置の誤差補正方式を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、工作機械の温度変化により生じる被駆動
物の熱変位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正す
る数値制御装置の誤差補正方式において、前記工作機械
の温度変化に基づいて前記被駆動物の温度信号を形成
し、前記被駆動物の熱変位誤差を前記温度信号と前記被
駆動物の機械位置毎の熱変化率と前記被駆動物に指令さ
れている機械位置とに基づいて演算し、前記工作機械へ
の指令を補正することを特徴とする数値制御装置の誤差
補正方式が、提供される。
決するために、工作機械の温度変化により生じる被駆動
物の熱変位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正す
る数値制御装置の誤差補正方式において、前記工作機械
の温度変化に基づいて前記被駆動物の温度信号を形成
し、前記被駆動物の熱変位誤差を前記温度信号と前記被
駆動物の機械位置毎の熱変化率と前記被駆動物に指令さ
れている機械位置とに基づいて演算し、前記工作機械へ
の指令を補正することを特徴とする数値制御装置の誤差
補正方式が、提供される。
【０００８】
【作用】数値制御装置は工作機械から被駆動物の温度信
号を受け取る。被駆動物の機械位置毎の熱変位誤差は、
この温度信号と被駆動物の機械位置毎の熱変化率によっ
て演算され、工作機械への指令を補正できる。
号を受け取る。被駆動物の機械位置毎の熱変位誤差は、
この温度信号と被駆動物の機械位置毎の熱変化率によっ
て演算され、工作機械への指令を補正できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の誤差補正方式を説明するための
図である。図１の横軸には被駆動物の機械原点位置から
の距離、即ち機械位置をｍｍの単位で、縦軸には被駆動
物の機械位置毎の熱変化率を１°Ｃ当たりの膨張率とし
て示している。
明する。図１は本発明の誤差補正方式を説明するための
図である。図１の横軸には被駆動物の機械原点位置から
の距離、即ち機械位置をｍｍの単位で、縦軸には被駆動
物の機械位置毎の熱変化率を１°Ｃ当たりの膨張率とし
て示している。
【００１０】ここで、熱変化率の曲線は、工作機械の被
駆動物について機械位置を実際に移動させながら指令位
置と実際の移動位置とを比較して測定した熱変化率によ
って決定され、数値制御装置内に熱変化率テーブルとし
て記憶されている。したがって、数値制御装置に対して
工作機械の温度変化に基づく温度信号が与えられると、
この熱変化率テーブルに基づいて熱変位誤差を演算する
ことができる。すなわち、被駆動物が機械原点にある場
合の被駆動物の温度が基準温度から１°Ｃ上昇したと
き、機械位置が５０ｍｍであれば０．５μｍが補正すべ
き熱変位誤差であり、機械位置が１００ｍｍであれば
０．８μｍが補正すべき熱変位誤差であり、機械位置が
１５０ｍｍであれば３．０μｍが補正すべき熱変位誤差
である。（１５０ｍｍ×０．００２＝３．０μｍ）。同
様に、機械位置が２００ｍｍであれば３．２μｍが補正
すべき熱変位誤差であり、機械位置が２５０ｍｍであれ
ば５．５μｍが補正すべき熱変位誤差であることを示し
ている。
駆動物について機械位置を実際に移動させながら指令位
置と実際の移動位置とを比較して測定した熱変化率によ
って決定され、数値制御装置内に熱変化率テーブルとし
て記憶されている。したがって、数値制御装置に対して
工作機械の温度変化に基づく温度信号が与えられると、
この熱変化率テーブルに基づいて熱変位誤差を演算する
ことができる。すなわち、被駆動物が機械原点にある場
合の被駆動物の温度が基準温度から１°Ｃ上昇したと
き、機械位置が５０ｍｍであれば０．５μｍが補正すべ
き熱変位誤差であり、機械位置が１００ｍｍであれば
０．８μｍが補正すべき熱変位誤差であり、機械位置が
１５０ｍｍであれば３．０μｍが補正すべき熱変位誤差
である。（１５０ｍｍ×０．００２＝３．０μｍ）。同
様に、機械位置が２００ｍｍであれば３．２μｍが補正
すべき熱変位誤差であり、機械位置が２５０ｍｍであれ
ば５．５μｍが補正すべき熱変位誤差であることを示し
ている。
【００１１】ところで、工作機械の温度変化は、被駆動
物を駆動するボールネジに設けたサーボモータでの発熱
が原因であったり、あるいは工具による加工に伴う摩擦
熱が原因となる。したがって、時間の経過とともに工作
機械の各部分の温度も変動する。しかし、被駆動物の温
度を機械原点位置で繰り返し測定して温度信号を形成す
ることにより、被駆動物のすべての機械位置での温度を
測定することなく、適正に熱変位誤差の補正量を決定で
きる。もっとも、工作機械の温度変化を検出すべき部分
としては、一定の箇所に特定されていれば十分であっ
て、必ずしも機械原点位置でなくても良い。
物を駆動するボールネジに設けたサーボモータでの発熱
が原因であったり、あるいは工具による加工に伴う摩擦
熱が原因となる。したがって、時間の経過とともに工作
機械の各部分の温度も変動する。しかし、被駆動物の温
度を機械原点位置で繰り返し測定して温度信号を形成す
ることにより、被駆動物のすべての機械位置での温度を
測定することなく、適正に熱変位誤差の補正量を決定で
きる。もっとも、工作機械の温度変化を検出すべき部分
としては、一定の箇所に特定されていれば十分であっ
て、必ずしも機械原点位置でなくても良い。
【００１２】第２図は本発明を実施するための数値制御
装置（ＣＮＣ）のハードウェアを示すブロック図であ
る。マイクロプロセッサ１１はＲＯＭ１２に格納された
システムプログラムに従って、数値制御装置全体を制御
する。ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭが使
用される。ＲＡＭ１３にはＤＲＡＭが使用され、各種の
データが格納される。不揮発性メモリ１４は加工プログ
ラム１４ａ、熱変化率テーブル１４ｂ、その他必要なパ
ラメータ等が記憶され、バッテリバックアップされたＣ
ＭＯＳ等が使用されるので、数値制御装置の電源切断後
もその内容が保持される。
装置（ＣＮＣ）のハードウェアを示すブロック図であ
る。マイクロプロセッサ１１はＲＯＭ１２に格納された
システムプログラムに従って、数値制御装置全体を制御
する。ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭ又はＥＥＰＲＯＭが使
用される。ＲＡＭ１３にはＤＲＡＭが使用され、各種の
データが格納される。不揮発性メモリ１４は加工プログ
ラム１４ａ、熱変化率テーブル１４ｂ、その他必要なパ
ラメータ等が記憶され、バッテリバックアップされたＣ
ＭＯＳ等が使用されるので、数値制御装置の電源切断後
もその内容が保持される。
【００１３】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１５はＭ機能、Ｔ機能等の指令を受けて、シー
ケンスプログラム１５ａによって工作機械を制御する信
号に変換して出力する。また、機械側からのリミットス
イッチ信号又は機械操作盤からのスイッチ信号を受け
て、シーケンス・プログラムで処理し、必要な信号はバ
スを経由してＲＡＭ１３に格納され、マイクロプロセッ
サ１１によって読み取られる。
ローラ）１５はＭ機能、Ｔ機能等の指令を受けて、シー
ケンスプログラム１５ａによって工作機械を制御する信
号に変換して出力する。また、機械側からのリミットス
イッチ信号又は機械操作盤からのスイッチ信号を受け
て、シーケンス・プログラムで処理し、必要な信号はバ
スを経由してＲＡＭ１３に格納され、マイクロプロセッ
サ１１によって読み取られる。
【００１４】グラフィック制御回路１６は各軸の現在位
置、移動量等のデータを表示信号に変換し、表示装置１
６ａに送り、表示装置１６ａはこれを表示する。表示装
置１６ａはＣＲＴ、液晶表示装置等が使用される。キー
ボード１７は、各種のデータを入力するのに使用され、
熱変化率テーブル１４ｂにデータを設定する際にも使用
される。
置、移動量等のデータを表示信号に変換し、表示装置１
６ａに送り、表示装置１６ａはこれを表示する。表示装
置１６ａはＣＲＴ、液晶表示装置等が使用される。キー
ボード１７は、各種のデータを入力するのに使用され、
熱変化率テーブル１４ｂにデータを設定する際にも使用
される。
【００１５】位置制御回路１８はマイクロプロセッサ１
１から位置指令を受けて、サーボモータ２０を制御する
ための速度指令信号をサーボアンプ１９に出力する。サ
ーボアンプ１９はこの速度指令信号を増幅し、サーボモ
ータ２０を駆動する。
１から位置指令を受けて、サーボモータ２０を制御する
ための速度指令信号をサーボアンプ１９に出力する。サ
ーボアンプ１９はこの速度指令信号を増幅し、サーボモ
ータ２０を駆動する。
【００１６】サーボモータ２０には位置帰還信号を出力
するパルスコーダ２１が結合されている。パルスコーダ
２１は位置帰還パルスを位置制御回路１８にフィードバ
ックする。パルスコーダ２１の他にリニアスケール等の
位置検出器を使用する場合もある。これらの要素は軸数
分だけ必要であるが、各要素の構成は同じであるので、
ここでは１軸分のみ記載してある。
するパルスコーダ２１が結合されている。パルスコーダ
２１は位置帰還パルスを位置制御回路１８にフィードバ
ックする。パルスコーダ２１の他にリニアスケール等の
位置検出器を使用する場合もある。これらの要素は軸数
分だけ必要であるが、各要素の構成は同じであるので、
ここでは１軸分のみ記載してある。
【００１７】入出力回路２３は機械側の制御回路に接続
され、機械側との間で入出力信号の授受を行う。即ち、
機械側のリミットスイッチ信号、機械操作盤のスイッチ
信号を受け、これをＰＭＣ１５が読み取る。また、ＰＭ
Ｃ１５からの機械側の空圧アクチュエイタ等を制御する
制御信号を受けて、機械側に出力する。
され、機械側との間で入出力信号の授受を行う。即ち、
機械側のリミットスイッチ信号、機械操作盤のスイッチ
信号を受け、これをＰＭＣ１５が読み取る。また、ＰＭ
Ｃ１５からの機械側の空圧アクチュエイタ等を制御する
制御信号を受けて、機械側に出力する。
【００１８】手動パルス発生器２４は回転角度に応じ
て、各軸を精密に移動させるパルス列を出力し、機械操
作盤に実装される。サーボモータ２０にはボールネジ２
６が接合されており、サーボモータ２０の回転に応じて
このボールネジ２６も回転する。ボールネジ２６にはそ
の回転に応じて移動する被駆動物としてテーブル２５が
設けられている。本実施例では、テーブル２５のＸ軸方
向駆動機構のみを示している。
て、各軸を精密に移動させるパルス列を出力し、機械操
作盤に実装される。サーボモータ２０にはボールネジ２
６が接合されており、サーボモータ２０の回転に応じて
このボールネジ２６も回転する。ボールネジ２６にはそ
の回転に応じて移動する被駆動物としてテーブル２５が
設けられている。本実施例では、テーブル２５のＸ軸方
向駆動機構のみを示している。
【００１９】温度測定器２７はボールネジ２６のサーボ
モータ２０側の機械原点位置で工作機械の温度変化を測
定し、入出力回路２３からプロセッサ１１に読み込まれ
る。また、テーブル２５の正確な位置はテーブルに固定
された反射板２８に測定器２９からのレーザ光を反射さ
せて検出する。
モータ２０側の機械原点位置で工作機械の温度変化を測
定し、入出力回路２３からプロセッサ１１に読み込まれ
る。また、テーブル２５の正確な位置はテーブルに固定
された反射板２８に測定器２９からのレーザ光を反射さ
せて検出する。
【００２０】図ではスピンドルを制御するためのスピン
ドル制御回路、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等
は省略してある。また、ここではプロセッサは１個であ
るが、システムに応じて複数のプロセッサを使用したマ
ルチ・プロセッサシステムにすることもできる。
ドル制御回路、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等
は省略してある。また、ここではプロセッサは１個であ
るが、システムに応じて複数のプロセッサを使用したマ
ルチ・プロセッサシステムにすることもできる。
【００２１】上記の説明では、工作機械の熱変位補正に
ついてのみを実行しているが、数値制御装置側で同時に
ピッチ誤差補正を行うことにより、一層精度の良い加工
が実現される。
ついてのみを実行しているが、数値制御装置側で同時に
ピッチ誤差補正を行うことにより、一層精度の良い加工
が実現される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、工作機
械の環境温度が変動して被駆動物に生じる熱変位誤差
を、簡単かつ確実に補正でき、数値制御装置による精度
の良い加工が実現される。
械の環境温度が変動して被駆動物に生じる熱変位誤差
を、簡単かつ確実に補正でき、数値制御装置による精度
の良い加工が実現される。
【図１】本発明の誤差補正方式を説明するための図であ
る。
る。
【図２】本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）のハードウェアを示すブロック図である。
Ｃ）のハードウェアを示すブロック図である。
１１ マイクロプロセッサ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ 不揮発性メモリ １４ｂ 熱変化率テーブル １７ キーボード ２５ テーブル ２６ ボールネジ ２７ 温度検出器
Claims (3)
- 【請求項１】 工作機械の温度変化により生じる被駆動
物の熱変位誤差を、被駆動物の機械位置に応じて補正す
る数値制御装置の誤差補正方式において、 前記工作機械の温度変化に基づいて前記被駆動物の温度
信号を形成し、 前記被駆動物の熱変位誤差を前記温度信号と前記被駆動
物の機械位置毎の熱変化率と前記被駆動物に指令されて
いる機械位置とに基づいて演算し、 前記工作機械への指令を補正することを特徴とする数値
制御装置の誤差補正方式。 - 【請求項２】 前記被駆動物の温度信号は、前記工作機
械に設定された被駆動物の基準位置で測定された温度に
基づいて形成されることを特徴とする請求項１記載の数
値制御装置の誤差補正方式。 - 【請求項３】 前記被駆動物の機械位置毎の熱変化率
を、前記数値制御装置内で前記被駆動物の機械位置を変
数とする熱変化率テーブルとして記憶していることを特
徴とする請求項１記載の数値制御装置の誤差補正方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26768091A JPH05108127A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 数値制御装置の誤差補正方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26768091A JPH05108127A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 数値制御装置の誤差補正方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05108127A true JPH05108127A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17448042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26768091A Pending JPH05108127A (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 数値制御装置の誤差補正方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05108127A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011201011A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Deckel Maho Seebach Gmbh | 工作機械における温度に依存した位置変化を補償するための方法およびデバイス |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP26768091A patent/JPH05108127A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011201011A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Deckel Maho Seebach Gmbh | 工作機械における温度に依存した位置変化を補償するための方法およびデバイス |
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