JPH05169351A - 工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents
工作機械の熱変位補正方法Info
- Publication number
- JPH05169351A JPH05169351A JP1001691A JP1001691A JPH05169351A JP H05169351 A JPH05169351 A JP H05169351A JP 1001691 A JP1001691 A JP 1001691A JP 1001691 A JP1001691 A JP 1001691A JP H05169351 A JPH05169351 A JP H05169351A
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- JP
- Japan
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- correction
- temperature
- thermal displacement
- machine tool
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 マシニングセンタなどの工作機械における機
械温度や、環境温度変化による機械精度の低下を補正す
る熱変位補正方法である。 【構成】 各軸ボールネジの各移動位置での異なるピッ
チ誤差補正量を予め各温度状況下での補正量として記憶
保持し、コラム１，主軸５，テーブル４，ベッド２等に
配置した各温度センサＳＴ1〜ＳＴ5から得られる各部の
現状温度に基づく補正量を呼び出し、これで修正された
ピッチ誤差補正値にてＮＣ制御装置１７を補正制御し、
工作機械１０の熱変位を補正する。
械温度や、環境温度変化による機械精度の低下を補正す
る熱変位補正方法である。 【構成】 各軸ボールネジの各移動位置での異なるピッ
チ誤差補正量を予め各温度状況下での補正量として記憶
保持し、コラム１，主軸５，テーブル４，ベッド２等に
配置した各温度センサＳＴ1〜ＳＴ5から得られる各部の
現状温度に基づく補正量を呼び出し、これで修正された
ピッチ誤差補正値にてＮＣ制御装置１７を補正制御し、
工作機械１０の熱変位を補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マシニングセンタなど
の工作機械における機械温度や環境温度変化による機械
精度の低下を補正する熱変位補正方法に関するものであ
る。
の工作機械における機械温度や環境温度変化による機械
精度の低下を補正する熱変位補正方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術と問題】マシニングセンタなどの工作機械
においては、機械温度や環境温度変化によりコラム，ベ
ッド，主軸頭，テーブル，主軸など個々に熱変位を起こ
し、この変位が直接的にワークの加工精度を劣化，低下
させている。この熱変位を抑制する手段として、各部の
熱変位量をセンサで検出し、この変位量でＸ，Ｙ，Ｚ軸
の移動量を補正制御する補正方法や、特開平２−２２４
９４９号公報に見るよう機械発熱部とその周辺温度変化
及び、機械とその周辺自然環境温度の変化を同時に測定
し、両者の温度差が設定許容値を越えているとき、加工
プログラムの切れ目にてタッチプローブでワーク又は基
準ゲージの基準点の座標値の計測を実行し、この計測座
標値と基準点の既定の座標値との差を補正量として原点
補正する熱変位補正方法が提供されている。
においては、機械温度や環境温度変化によりコラム，ベ
ッド，主軸頭，テーブル，主軸など個々に熱変位を起こ
し、この変位が直接的にワークの加工精度を劣化，低下
させている。この熱変位を抑制する手段として、各部の
熱変位量をセンサで検出し、この変位量でＸ，Ｙ，Ｚ軸
の移動量を補正制御する補正方法や、特開平２−２２４
９４９号公報に見るよう機械発熱部とその周辺温度変化
及び、機械とその周辺自然環境温度の変化を同時に測定
し、両者の温度差が設定許容値を越えているとき、加工
プログラムの切れ目にてタッチプローブでワーク又は基
準ゲージの基準点の座標値の計測を実行し、この計測座
標値と基準点の既定の座標値との差を補正量として原点
補正する熱変位補正方法が提供されている。
【０００３】上記熱変位補正方法の前者においては、補
正ごとに各部の熱変位補正量を検出し直さなければなら
ないし、補正量が移動軸の全ストロークに平均分配され
るから、図３に示すようボールネジの各位置によってピ
ッチ誤差補正量が相違するので高精度の補正移動となら
ない。このことは上記後者においても同様で、補正量分
を原点移動することになり、図３のようにボールネジの
各位置で異なるピッチ誤差補正量を移動方向へずらし
て、不適正な補正量を余儀なくされる問題点がある。
正ごとに各部の熱変位補正量を検出し直さなければなら
ないし、補正量が移動軸の全ストロークに平均分配され
るから、図３に示すようボールネジの各位置によってピ
ッチ誤差補正量が相違するので高精度の補正移動となら
ない。このことは上記後者においても同様で、補正量分
を原点移動することになり、図３のようにボールネジの
各位置で異なるピッチ誤差補正量を移動方向へずらし
て、不適正な補正量を余儀なくされる問題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
熱変位補正方法の問題点に鑑みてなされたもので、ボー
ルネジの各位置での異なる位置補正量を予め各温度状況
での補正量として記憶保持し、各温度センサから得られ
る各部の現状温度に基づき、位置補正値を修正してＮＣ
制御装置を補正運転することを目的，課題とする。
熱変位補正方法の問題点に鑑みてなされたもので、ボー
ルネジの各位置での異なる位置補正量を予め各温度状況
での補正量として記憶保持し、各温度センサから得られ
る各部の現状温度に基づき、位置補正値を修正してＮＣ
制御装置を補正運転することを目的，課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、各軸ボールネ
ジの各移動位置での異なる位置補正量を予め各温度状況
下での補正量として記憶保持し、コラム，主軸，テーブ
ル，ベッド等に配置した各温度センサから得られる各部
の現状温度に基づく補正量を呼び出し、これで修正され
た位置補正機能の補正値にてＮＣ制御装置を補正運転す
る工作機械の熱変位補正方法である。
ジの各移動位置での異なる位置補正量を予め各温度状況
下での補正量として記憶保持し、コラム，主軸，テーブ
ル，ベッド等に配置した各温度センサから得られる各部
の現状温度に基づく補正量を呼び出し、これで修正され
た位置補正機能の補正値にてＮＣ制御装置を補正運転す
る工作機械の熱変位補正方法である。
【０００６】これにより、従来方法に見られる原点移動
させる熱変位補正方法の如く、ピッチ誤差補正量の異な
る各移動位置のずれによる不適正な補正制御が回避でき
る。更に、環境温度や機械各部の温度変化に対応するピ
ッチ誤差補正値に更新して補正制御することができる。
させる熱変位補正方法の如く、ピッチ誤差補正量の異な
る各移動位置のずれによる不適正な補正制御が回避でき
る。更に、環境温度や機械各部の温度変化に対応するピ
ッチ誤差補正値に更新して補正制御することができる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明熱変位補正方法を実施するた
めの機械系及び電気制御系のブロック線図であり、図２
は各部の温度−熱変位特性を示し、図３は各ボールネジ
の全長におけるピッチ誤差補正量を示している。
めの機械系及び電気制御系のブロック線図であり、図２
は各部の温度−熱変位特性を示し、図３は各ボールネジ
の全長におけるピッチ誤差補正量を示している。
【０００８】図１において、１０は立型マシニングセン
タなどの工作機械で、コラム１やベッド２，ヘッド３上
の主軸５やテーブル４等に温度センサＳＴ1，ＳＴ2，Ｓ
Ｔ3,ＳＴ4 が付設され、機械各部の温度変化を検出す
る。上記センサとは別に、室温センサＳＴ5 も備えてお
り、トランスジューサ１１を介して温度計測データ部１
２に各温度センサからの計測データが保持される。１５
は熱変位補正ファイルで、各軸ボールネジの各移動位置
での異なるピッチ誤差補正量を予め各温度状況下での補
正量として記憶保持する。１４は演算処理部で、熱変位
補正指令部からの指令を受けると、この時の機械各部の
温度を温度計測データ部１２からの温度データからこれ
に該当する熱変位補正値を熱変位補正ファイル１５から
呼び出す演算機能を備えている。１６は各ボールネジ
（図示なし）の位置補正機能部で、例えばボールネジの
ピッチ誤差補正量（値）を現状温度の補正値（量）に補
正部１６ａで修正し、この補正値（量）でＮＣ制御装置
１７を補正制御する機能を備えている。このＮＣ制御装
置は、ＮＣプログラムの運転データ，加工データによっ
て工作機械１０の各軸Ｘ，Ｙ，Ｚをサーボモータで駆動
制御させる。
タなどの工作機械で、コラム１やベッド２，ヘッド３上
の主軸５やテーブル４等に温度センサＳＴ1，ＳＴ2，Ｓ
Ｔ3,ＳＴ4 が付設され、機械各部の温度変化を検出す
る。上記センサとは別に、室温センサＳＴ5 も備えてお
り、トランスジューサ１１を介して温度計測データ部１
２に各温度センサからの計測データが保持される。１５
は熱変位補正ファイルで、各軸ボールネジの各移動位置
での異なるピッチ誤差補正量を予め各温度状況下での補
正量として記憶保持する。１４は演算処理部で、熱変位
補正指令部からの指令を受けると、この時の機械各部の
温度を温度計測データ部１２からの温度データからこれ
に該当する熱変位補正値を熱変位補正ファイル１５から
呼び出す演算機能を備えている。１６は各ボールネジ
（図示なし）の位置補正機能部で、例えばボールネジの
ピッチ誤差補正量（値）を現状温度の補正値（量）に補
正部１６ａで修正し、この補正値（量）でＮＣ制御装置
１７を補正制御する機能を備えている。このＮＣ制御装
置は、ＮＣプログラムの運転データ，加工データによっ
て工作機械１０の各軸Ｘ，Ｙ，Ｚをサーボモータで駆動
制御させる。
【０００９】図２は、温度に対する各部の熱変位特性を
示し、各部の温度センサＳＴ1 〜ＳＴ5 は各々異なる温
度Ｔ1 〜Ｔ4 と熱変位量を示している。図３は各軸Ｘ，
Ｙ，Ｚのボールネジ全長に亘る移動位置に対するネジ山
のピッチ誤差補正量を、基準温度２０℃と任意な±α℃
時について表示している。この図で判ることは、各軸ボ
ールネジのピッチ誤差補正量は、その移動位置によって
変化している。上述補正データは、図４のように主軸熱
変位データ，コラム熱変位データ，テーブル熱変位デー
タ，ベッド熱変位データ等が温度変化ｔ1，ｔ2，…に対
応する補正データとして予め計測され、熱変位補正ファ
イルに記憶される。この補正データは、各温度センサの
検出する任意温度に対応する修正された補正値として取
り出され、各軸のボールネジ移動位置に対応するピッチ
誤差補正値にピッチ誤差補正部１６ａで換算処理され
る。
示し、各部の温度センサＳＴ1 〜ＳＴ5 は各々異なる温
度Ｔ1 〜Ｔ4 と熱変位量を示している。図３は各軸Ｘ，
Ｙ，Ｚのボールネジ全長に亘る移動位置に対するネジ山
のピッチ誤差補正量を、基準温度２０℃と任意な±α℃
時について表示している。この図で判ることは、各軸ボ
ールネジのピッチ誤差補正量は、その移動位置によって
変化している。上述補正データは、図４のように主軸熱
変位データ，コラム熱変位データ，テーブル熱変位デー
タ，ベッド熱変位データ等が温度変化ｔ1，ｔ2，…に対
応する補正データとして予め計測され、熱変位補正ファ
イルに記憶される。この補正データは、各温度センサの
検出する任意温度に対応する修正された補正値として取
り出され、各軸のボールネジ移動位置に対応するピッチ
誤差補正値にピッチ誤差補正部１６ａで換算処理され
る。
【００１０】最後に、図５のフローチャートで熱変位補
正方法を説明する。工作機械１０及びこの周辺機器１１
〜１７をスタート（起動）させると、「熱変位補正指
令」(イ）が発せられてコラム１，テーブル４，主軸
５，ベッド２などの「各部の温度検出」（ロ）を実行す
る。各部の現状温度検出で、これに該当する「温度補正
データ」（ハ）を対照して「各部の各温度に対応する補
正データを抽出」（ニ）する。上記補正データにより
「各軸のピッチ誤差補正値として、ＮＣ制御装置へ出
力」（ホ）し、これで「各軸更新されたピッチ誤差補正
値でＮＣ運転」（ヘ）する。しかして、工作機械の各部
温度が上昇変動しても、各軸更新された補正データにて
移動量が補正され、熱変位の影響を解消する。上記状態
にて運転続行し、加工時間管理又はＡＴＣ動作管理など
「ＮＣ運転時の各動作タイミングで熱補正指令」（ト）
を発信し、再び「各部の温度検出」（ロ）を実行する。
そして、前回と同様に「温度補正データ」（ハ）を対照
して「各部の各温度に対応する補正データを抽出」
（ニ）し、この補正データにより「各軸のピッチ誤差補
正値として、ＮＣ制御装置へ出力」（ホ）し、再度更新
されたピッチ誤差補正値でＮＣ運転される。以下同様に
各軸のピッチ誤差補正値が更新される。
正方法を説明する。工作機械１０及びこの周辺機器１１
〜１７をスタート（起動）させると、「熱変位補正指
令」(イ）が発せられてコラム１，テーブル４，主軸
５，ベッド２などの「各部の温度検出」（ロ）を実行す
る。各部の現状温度検出で、これに該当する「温度補正
データ」（ハ）を対照して「各部の各温度に対応する補
正データを抽出」（ニ）する。上記補正データにより
「各軸のピッチ誤差補正値として、ＮＣ制御装置へ出
力」（ホ）し、これで「各軸更新されたピッチ誤差補正
値でＮＣ運転」（ヘ）する。しかして、工作機械の各部
温度が上昇変動しても、各軸更新された補正データにて
移動量が補正され、熱変位の影響を解消する。上記状態
にて運転続行し、加工時間管理又はＡＴＣ動作管理など
「ＮＣ運転時の各動作タイミングで熱補正指令」（ト）
を発信し、再び「各部の温度検出」（ロ）を実行する。
そして、前回と同様に「温度補正データ」（ハ）を対照
して「各部の各温度に対応する補正データを抽出」
（ニ）し、この補正データにより「各軸のピッチ誤差補
正値として、ＮＣ制御装置へ出力」（ホ）し、再度更新
されたピッチ誤差補正値でＮＣ運転される。以下同様に
各軸のピッチ誤差補正値が更新される。
【００１１】本発明の熱変位補正方法は、上記−実施例
に限定されることなく、発明の要旨内での変形実施が可
能であること勿論である。
に限定されることなく、発明の要旨内での変形実施が可
能であること勿論である。
【００１２】
【効果】以上説明したように、本発明は各軸ボールネジ
の各移動位置での異なる位置補正量を予め各温度状況下
での補正量として記憶保持し、コラム，主軸，テーブ
ル，ベッド等に配置した各温度センサから得られる各部
の現状温度に基づく位置補正機能の補正値にてＮＣ制御
装置を補正運転する工作機械の熱変位補正方法であるか
ら、従来方法に見られる原点移動させる熱変位補正方法
の如く、例えばピッチ誤差補正量の異なる各移動位置の
ずれによる不適正な補正制御が回避できる。更に、環境
温度や機械各部の温度変化に対応する、例えばピッチ誤
差補正値に更新して補正制御することができ、高精度な
熱変位補正の実施で高精度加工を保証する。
の各移動位置での異なる位置補正量を予め各温度状況下
での補正量として記憶保持し、コラム，主軸，テーブ
ル，ベッド等に配置した各温度センサから得られる各部
の現状温度に基づく位置補正機能の補正値にてＮＣ制御
装置を補正運転する工作機械の熱変位補正方法であるか
ら、従来方法に見られる原点移動させる熱変位補正方法
の如く、例えばピッチ誤差補正量の異なる各移動位置の
ずれによる不適正な補正制御が回避できる。更に、環境
温度や機械各部の温度変化に対応する、例えばピッチ誤
差補正値に更新して補正制御することができ、高精度な
熱変位補正の実施で高精度加工を保証する。
【図１】本発明、熱変位補正方法を実施するための機械
系及び電気制御系のブロック線図である。
系及び電気制御系のブロック線図である。
【図２】各部の温度−熱変位特性図である。
【図３】各ボールネジの全長におけるピッチ誤差補正量
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図４】補正データの表示図である。
【図５】熱変位補正方法を説明するフローチャート図で
ある。
ある。
１ コラム ２ ベッド ３ ヘッド ４ テーブル ５ 主軸 １０ 工作機械 ＳＴ1 〜ＳＴ5 温度センサ １２ 温度計測データ部 １３ 熱変位補正指令部 １４ 演算処理部 １５ 熱変位補正ファイル １６ 位置補正機能部 １７ ＮＣ制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 各軸ボールネジの各移動位置での異なる
位置補正量を予め各温度状況下での補正量として記憶保
持し、コラム，主軸，テーブル，ベッド等に配置した各
温度センサから得られる各部の現状温度に基づく補正量
を呼び出し、これで修正された位置補正機能の補正値に
てＮＣ制御装置を補正運転することを特徴とする工作機
械の熱変位補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1001691A JPH05169351A (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1001691A JPH05169351A (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05169351A true JPH05169351A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=11738599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1001691A Pending JPH05169351A (ja) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | 工作機械の熱変位補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05169351A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005202844A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Murata Mach Ltd | 数値制御装置 |
| JP2010234501A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 数値制御式工作機械及びその熱変位補正方法 |
| JP2010234500A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 数値制御式工作機械及びその熱変位補正方法 |
| TWI469851B (ja) * | 2011-04-28 | 2015-01-21 | ||
| CN111890116A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 津上精密机床（浙江）有限公司 | 温度补偿方法及系统、装置和计算机存储介质 |
-
1991
- 1991-01-04 JP JP1001691A patent/JPH05169351A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005202844A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Murata Mach Ltd | 数値制御装置 |
| JP2010234501A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 数値制御式工作機械及びその熱変位補正方法 |
| JP2010234500A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Brother Ind Ltd | 数値制御式工作機械及びその熱変位補正方法 |
| TWI469851B (ja) * | 2011-04-28 | 2015-01-21 | ||
| CN111890116A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-06 | 津上精密机床（浙江）有限公司 | 温度补偿方法及系统、装置和计算机存储介质 |
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