JPH06304847A - 複合熱変位補正方法とその装置 - Google Patents
複合熱変位補正方法とその装置Info
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- JPH06304847A JPH06304847A JP11896593A JP11896593A JPH06304847A JP H06304847 A JPH06304847 A JP H06304847A JP 11896593 A JP11896593 A JP 11896593A JP 11896593 A JP11896593 A JP 11896593A JP H06304847 A JPH06304847 A JP H06304847A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動芯出しと熱変位補正装置とを組合せてお
互いの欠点を補完し合う新規な複合熱変位補正技術を提
供することを目的とする。 【構成】 熱変位が各軸座標変化量Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と
して発生する機体各部の温度上昇を検出するセンサＣＨ
１，ＣＨ２・・ＣＨ６を備え、この温度測定値から熱変
位補正をする他、主軸取付けセンサＴＣで各軸座標変化
量を零補正する自動芯出しとを組合せて複合熱変位補正
をする。
互いの欠点を補完し合う新規な複合熱変位補正技術を提
供することを目的とする。 【構成】 熱変位が各軸座標変化量Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３と
して発生する機体各部の温度上昇を検出するセンサＣＨ
１，ＣＨ２・・ＣＨ６を備え、この温度測定値から熱変
位補正をする他、主軸取付けセンサＴＣで各軸座標変化
量を零補正する自動芯出しとを組合せて複合熱変位補正
をする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の熱変位補正
装置に関し、自動芯出しと機体の熱変位補正装置とを複
合的に適合制御するものである。
装置に関し、自動芯出しと機体の熱変位補正装置とを複
合的に適合制御するものである。
【０００２】
【従来技術と問題点】従来、工作機械の自動芯出しは、
主軸に取付けたタッチセンサにて基準片を測定し、熱変
位によって発生する主軸端の座標ずれを直接に検出して
座標補正を加える機構装置として知られている。このた
め、高精度の変位補正が可能であるが、頻繁に主軸に取
付けたタッチセンサにて基準片を測定する必要があり、
機械の停止で生産性の低下を招く問題点がある。
主軸に取付けたタッチセンサにて基準片を測定し、熱変
位によって発生する主軸端の座標ずれを直接に検出して
座標補正を加える機構装置として知られている。このた
め、高精度の変位補正が可能であるが、頻繁に主軸に取
付けたタッチセンサにて基準片を測定する必要があり、
機械の停止で生産性の低下を招く問題点がある。
【０００３】一方、工作機械の熱変位補正装置は、変位
発生源の温度を測定して、その温度変化から発生する変
位を推測し、座標補正を行う機構装置であるから、自動
芯出しに較べて補正精度が劣っているが加工を止めるこ
となく頻繁に検出とその補正を行う結果、自動芯出しよ
りも高精度の座標補正が出来る場合が有る。その反面、
この熱変位補正方式は、変位の検出に温度を利用してい
るため、回転部分となるボールネジの温度測定が困難で
あり、このボールネジの伸びに対する補正を行えない問
題点がある。
発生源の温度を測定して、その温度変化から発生する変
位を推測し、座標補正を行う機構装置であるから、自動
芯出しに較べて補正精度が劣っているが加工を止めるこ
となく頻繁に検出とその補正を行う結果、自動芯出しよ
りも高精度の座標補正が出来る場合が有る。その反面、
この熱変位補正方式は、変位の検出に温度を利用してい
るため、回転部分となるボールネジの温度測定が困難で
あり、このボールネジの伸びに対する補正を行えない問
題点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題と目的】本発明は、前記
従来の二つの方式の問題点に鑑み、これを解消すること
を課題とし、自動芯出しと熱変位補正装置とを組合せて
お互いの欠点を補完し合う新規な複合熱変位補正技術を
提供することを目的とする。
従来の二つの方式の問題点に鑑み、これを解消すること
を課題とし、自動芯出しと熱変位補正装置とを組合せて
お互いの欠点を補完し合う新規な複合熱変位補正技術を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱変位が各軸
座標変化量として発生する機体各部の温度上昇を検出す
るセンサを備え、この温度測定値から熱変位補正をする
他、主軸取付けのタッチセンサで各軸座標変化量を零補
正する自動芯出しとを組合せ、定時的にお互いの欠点を
補完し合う複合熱変位補正をすることを特徴とする複合
熱変位補正方法とその装置装置としたものである。
座標変化量として発生する機体各部の温度上昇を検出す
るセンサを備え、この温度測定値から熱変位補正をする
他、主軸取付けのタッチセンサで各軸座標変化量を零補
正する自動芯出しとを組合せ、定時的にお互いの欠点を
補完し合う複合熱変位補正をすることを特徴とする複合
熱変位補正方法とその装置装置としたものである。
【０００６】
【作用】機体の温度上昇により、各部に熱変位が座標変
化量として発生するころを見計らい、温度測定値から熱
変位補正の温度原点セットし、この温度原点変位補正量
の演算により座標系のオフセットをする。これと同時的
に自動芯出しで座標変化量を零補正すると共に、温度測
定値から熱変位補正温度原点の再セットをする。この複
合熱変位補正により、個々の欠点を補完し合い、依り高
精度な熱変位補正を可能とするほか、自動芯出しは生産
性に問題の無い時間間隔で実行し、次の自動芯出し迄に
発生する変位は熱変位補正により対応する。
化量として発生するころを見計らい、温度測定値から熱
変位補正の温度原点セットし、この温度原点変位補正量
の演算により座標系のオフセットをする。これと同時的
に自動芯出しで座標変化量を零補正すると共に、温度測
定値から熱変位補正温度原点の再セットをする。この複
合熱変位補正により、個々の欠点を補完し合い、依り高
精度な熱変位補正を可能とするほか、自動芯出しは生産
性に問題の無い時間間隔で実行し、次の自動芯出し迄に
発生する変位は熱変位補正により対応する。
【０００７】
【実施例】以下、図面に示す実施例にて説明する。図１
は本発明の複合熱変位補正装置を備えた工作機械のシス
テム図であり、図２は本発明の複合熱変位補正作用を示
すフローチャート図である。図３は本発明の複合熱変位
補正作用を示すタイムチャート図である。
は本発明の複合熱変位補正装置を備えた工作機械のシス
テム図であり、図２は本発明の複合熱変位補正作用を示
すフローチャート図である。図３は本発明の複合熱変位
補正作用を示すタイムチャート図である。
【０００８】先ず、図１は工作機械１０の各部へのセン
サ取付け状態を示す側面図で、該工作機械１０には変位
発生源となる発熱源が複数存在し、これらを共通の基準
温度となるベッド５の底部にセンサＣＨ６を取付ける。
そして、主軸１にセンサＣＨ１（主軸熱変位成分１）
を、テーブル２にセンサＣＨ２（テーブル熱変位成分
２）を、ヘッド３にセンサＣＨ３（ヘッド熱変位成分
３）を、コラム４にセンサＣＨ４（コラム熱変位成分
４）を、ベッド５にセンサＣＨ５（ベッド熱変位成分
５）を各々取付けている。これにより、５つの熱変位補
正値を検出する。
サ取付け状態を示す側面図で、該工作機械１０には変位
発生源となる発熱源が複数存在し、これらを共通の基準
温度となるベッド５の底部にセンサＣＨ６を取付ける。
そして、主軸１にセンサＣＨ１（主軸熱変位成分１）
を、テーブル２にセンサＣＨ２（テーブル熱変位成分
２）を、ヘッド３にセンサＣＨ３（ヘッド熱変位成分
３）を、コラム４にセンサＣＨ４（コラム熱変位成分
４）を、ベッド５にセンサＣＨ５（ベッド熱変位成分
５）を各々取付けている。これにより、５つの熱変位補
正値を検出する。
【０００９】上記各センサＣＨ１〜ＣＨ６の出力は、温
度アナログ情報としてアンプ６で各々増幅され、ＡＤ変
換器７によりデジタル信号に変換した後、ＮＣ制御装置
９へ送られる。ここで、各軸の熱変位補正量に応じた補
正値を加減算してＮＣ制御装置９が各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のモ
ータＭＸ，ＭＹ，ＭＺを回転制御する。
度アナログ情報としてアンプ６で各々増幅され、ＡＤ変
換器７によりデジタル信号に変換した後、ＮＣ制御装置
９へ送られる。ここで、各軸の熱変位補正量に応じた補
正値を加減算してＮＣ制御装置９が各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のモ
ータＭＸ，ＭＹ，ＭＺを回転制御する。
【００１０】上記主軸１には、タッチセンサＴＣが定時
的に取付けられ、テーブル２上の基準片Ｌにタッチセン
サＴＣを接触して各軸方向の位置情報をスキップ信号と
してアンプ８から出力し、ＮＣ制御装置９へ送られる。
ここで、各軸の座標変化量を零補正するべく座標変化量
に応じた補正値を加減算しするＮＣ制御装置９は、各
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のモータＭＸ，ＭＹ，ＭＺを回転制御す
る。
的に取付けられ、テーブル２上の基準片Ｌにタッチセン
サＴＣを接触して各軸方向の位置情報をスキップ信号と
してアンプ８から出力し、ＮＣ制御装置９へ送られる。
ここで、各軸の座標変化量を零補正するべく座標変化量
に応じた補正値を加減算しするＮＣ制御装置９は、各
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸のモータＭＸ，ＭＹ，ＭＺを回転制御す
る。
【００１１】上述のように工作機械１０に構成されたセ
ンサＣＨ１〜ＣＨ６及びタッチセンサＴＣから得られる
温度アナログ情報及び位置情報は、下記の熱変位補正ソ
フトにより、実行処理される。熱変位補正ソフトの基本
（外部ワーク原点オフセットに書き込む値の算出法）を
説明する。 座標修正量＝（変位発生部の相対温度−補正開始時の温
度）×１℃当りの変位量 上式において、変位発生部の相対温度は、差温（変位発
生部の相対温度−機体温度「基準温度」）を意味し、補
正開始時の温度は「差温初期値」を意味する。又、１℃
当りの変位量は「補正率」を意味する。変位発生部が複
数有る時は、それぞれの座標修正量を総合したものを書
き込み、各軸行う。
ンサＣＨ１〜ＣＨ６及びタッチセンサＴＣから得られる
温度アナログ情報及び位置情報は、下記の熱変位補正ソ
フトにより、実行処理される。熱変位補正ソフトの基本
（外部ワーク原点オフセットに書き込む値の算出法）を
説明する。 座標修正量＝（変位発生部の相対温度−補正開始時の温
度）×１℃当りの変位量 上式において、変位発生部の相対温度は、差温（変位発
生部の相対温度−機体温度「基準温度」）を意味し、補
正開始時の温度は「差温初期値」を意味する。又、１℃
当りの変位量は「補正率」を意味する。変位発生部が複
数有る時は、それぞれの座標修正量を総合したものを書
き込み、各軸行う。
【００１２】続いて、上式をもう少し具体的に熱変位補
正単独で使用する時につき、説明する。差温初期値は各
軸共通とし、変位補正を主軸発熱成分、環境変化による
構造体変位成分について行う時の補正量演算は次式の様
になる。 Ｘ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＸｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＸａｔ Ｙ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＹｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＹａｔ Ｚ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＺｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＺａｔ となる。
正単独で使用する時につき、説明する。差温初期値は各
軸共通とし、変位補正を主軸発熱成分、環境変化による
構造体変位成分について行う時の補正量演算は次式の様
になる。 Ｘ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＸｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＸａｔ Ｙ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＹｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＹａｔ Ｚ軸補正量＝（Ｔｓｐ−Ｔｏｓｐ）×σＺｓｐ＋（Ｔａ
ｔ−Ｔｏａｔ）×σＺａｔ となる。
【００１３】本発明方法である自動芯出しと併用する時
は、各軸単独で実行するため各軸毎の差温初期値を持つ
必要があり、次式の様になる。 Ｘ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＸ）×σＸｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＸ）×σＸａｔ Ｙ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＹ）×σＹｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＹ）×σＹａｔ Ｚ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＺ）×σＺｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＺ）×σＺａｔ となる。
は、各軸単独で実行するため各軸毎の差温初期値を持つ
必要があり、次式の様になる。 Ｘ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＸ）×σＸｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＸ）×σＸａｔ Ｙ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＹ）×σＹｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＹ）×σＹａｔ Ｚ軸補正量＝（Ｔｓｐ−ＴｏｓｐＺ）×σＺｓｐ＋（Ｔ
ａｔ−ＴｏａｔＺ）×σＺａｔ となる。
【００１４】ここで、 Ｔｓｐ：主軸発熱成分の差温 Ｔａｔ：構造体変位成分の差温 Ｔｏｓｐ：主軸発熱成分の差温初期値 Ｔｏａｔ：構造体変位成分の差温初期値 ＴｏｓｐＸ：主軸発熱成分の差温初期値Ｘ ＴｏａｔＸ：構造体変位成分の差温初期値Ｘ ＴｏｓｐＹ：主軸発熱成分の差温初期値Ｙ ＴｏａｔＹ：構造体変位成分の差温初期値Ｙ ＴｏｓｐＺ：主軸発熱成分の差温初期値Ｚ ＴｏａｔＺ：構造体変位成分の差温初期値Ｚ σＸｓｐ：主軸発熱成分のＸ軸補正率 σＸａｔ：構造体変位成分のＸ軸補正率 σＹｓｐ：主軸発熱成分のＹ軸補正率 σＹａｔ：構造体変位成分のＹ軸補正率 σＺａｐ：主軸発熱成分のＺ軸補正率 σＺａｔ：構造体変位成分のＺ軸補正率 を現してい
る。
る。
【００１５】次に、図２により本発明の補正手段と手順
を説明する。先ず、「スタート」（ア）により「ワーク
芯出し作業」（イ）に入り、機体の「温度測定」（ウ）
をする。ここで、「熱変位補正温度原点セット（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）」（エ）を行い、「温度測定」（オ）の後、各
軸の「座標系オフセット」（オ），（カ），（キ）を行
うべく、「温度原点からの変化量演算」（ク），
（ケ），（コ）をした後「変位補正量の演算」（サ），
（シ），（ス）を行う。
を説明する。先ず、「スタート」（ア）により「ワーク
芯出し作業」（イ）に入り、機体の「温度測定」（ウ）
をする。ここで、「熱変位補正温度原点セット（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）」（エ）を行い、「温度測定」（オ）の後、各
軸の「座標系オフセット」（オ），（カ），（キ）を行
うべく、「温度原点からの変化量演算」（ク），
（ケ），（コ）をした後「変位補正量の演算」（サ），
（シ），（ス）を行う。
【００１６】続いて、自動芯出しの「実行」又は「しな
い」を判別し、「しない」となれば「終了」（セ）とな
り、ここでＹＥＳとすれば「エンド」（ソ）とする。
今、「実行」を判別し各軸「温度測定」（ナ），
（ニ），（ヌ）を行い、各軸の「熱変位補正温度原点再
設定」（ネ），（ノ），（ハ）を行う。ここで、「終
了」（セ）となり、ＮＯならば、再び「温度測定」
（オ）の後、各軸の「座標系オフセット」（オ），
（カ），（キ）を行うべく、「温度原点からの変化量演
算」（ク），（ケ），（コ）をした後「変位補正量の演
算」（サ），（シ），（ス）を行う。続いて、自動芯出
しの「実行」又は「しない」を判別し、「しない」とな
れば「終了」（セ）となり、ここでＹＥＳとすれば「エ
ンド」（ソ）とする。
い」を判別し、「しない」となれば「終了」（セ）とな
り、ここでＹＥＳとすれば「エンド」（ソ）とする。
今、「実行」を判別し各軸「温度測定」（ナ），
（ニ），（ヌ）を行い、各軸の「熱変位補正温度原点再
設定」（ネ），（ノ），（ハ）を行う。ここで、「終
了」（セ）となり、ＮＯならば、再び「温度測定」
（オ）の後、各軸の「座標系オフセット」（オ），
（カ），（キ）を行うべく、「温度原点からの変化量演
算」（ク），（ケ），（コ）をした後「変位補正量の演
算」（サ），（シ），（ス）を行う。続いて、自動芯出
しの「実行」又は「しない」を判別し、「しない」とな
れば「終了」（セ）となり、ここでＹＥＳとすれば「エ
ンド」（ソ）とする。
【００１７】図３は前記図２の複合熱変位補正作用によ
り、実行される熱変位補正を示している。即ち、機体の
温度上昇により、各部に熱変位が座標変化量Ｈ１として
発生する頃ｔ１を見計らい、この時の温度測定値から自
動芯出しで座標変化量Ｈ２を零補正する他、温度測定値
から熱変位補正の座標変化量Ｈ３を補正する。この補正
は、ボールネジの伸び分が原点よりズレた座標のズレと
なって存在している。従って、総合的な複合熱変位補正
による座標変化量Ｈ４は、微細なものとなる。上述複合
熱変位補正作用は、定時的に次の時期ｔ２，ｔ３，ｔ
４，ｔ５・・・のように繰り返され、常に高精度の変位
補正が行われる。
り、実行される熱変位補正を示している。即ち、機体の
温度上昇により、各部に熱変位が座標変化量Ｈ１として
発生する頃ｔ１を見計らい、この時の温度測定値から自
動芯出しで座標変化量Ｈ２を零補正する他、温度測定値
から熱変位補正の座標変化量Ｈ３を補正する。この補正
は、ボールネジの伸び分が原点よりズレた座標のズレと
なって存在している。従って、総合的な複合熱変位補正
による座標変化量Ｈ４は、微細なものとなる。上述複合
熱変位補正作用は、定時的に次の時期ｔ２，ｔ３，ｔ
４，ｔ５・・・のように繰り返され、常に高精度の変位
補正が行われる。
【００１８】本発明は、上記一実施例に限定されること
なく発明の要旨内での設計変更が可能であること勿論で
ある。例えば、尚、熱変位補正の時間間隔と自動芯出し
の時間間隔は、同じでも良いし異なって居ても良い。
なく発明の要旨内での設計変更が可能であること勿論で
ある。例えば、尚、熱変位補正の時間間隔と自動芯出し
の時間間隔は、同じでも良いし異なって居ても良い。
【００１９】
【効果】上記構成により本発明は、機体の温度上昇で、
各部に熱変位が座標変化量として発生するころを見計ら
い、温度測定値から熱変位補正の温度原点セットし、こ
の温度原点変位補正量の演算により座標系のオフセット
をする。これと同時的に自動芯出しで座標変化量を零補
正すると共に、温度測定値から熱変位補正温度原点の再
セットをするから、この複合熱変位補正により、個々の
欠点を補完し合い、依り高精度な熱変位補正を可能とす
るほか、自動芯出しは生産性に問題の無い時間間隔で実
行し、次の自動芯出し迄に発生する変位は熱変位補正に
より対応する等、多くの実用的効果がある。
各部に熱変位が座標変化量として発生するころを見計ら
い、温度測定値から熱変位補正の温度原点セットし、こ
の温度原点変位補正量の演算により座標系のオフセット
をする。これと同時的に自動芯出しで座標変化量を零補
正すると共に、温度測定値から熱変位補正温度原点の再
セットをするから、この複合熱変位補正により、個々の
欠点を補完し合い、依り高精度な熱変位補正を可能とす
るほか、自動芯出しは生産性に問題の無い時間間隔で実
行し、次の自動芯出し迄に発生する変位は熱変位補正に
より対応する等、多くの実用的効果がある。
【図１】本発明の複合熱変位補正装置を備えた工作機械
のシステム図である。
のシステム図である。
【図２】本発明の複合熱変位補正作用を示すフローチャ
ート図である。
ート図である。
【図３】本発明の複合熱変位補正作用を示すタイムチャ
ート図である。
ート図である。
１ 主軸 ３ ヘッド ４ コラム ５ ベッド ６，８ アンプ ７ ＡＤ変換器 ９ ＮＣ制御装置 １０ 工作機械 ＭＸ，ＭＹ，ＭＺ サーボモータ ＣＨ１・・ＣＨ６ センサ ＴＣ タッチセンサ Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ 座標変化量 ｔ１，ｔ２ 時間
Claims (2)
- 【請求項１】 熱変位が各軸座標変化量として発生する
機体各部の温度上昇を検出するセンサを備え、この温度
測定値から熱変位補正をする他、主軸取付けのタッチセ
ンサで各軸座標変化量を零補正する自動芯出しとを組合
せ、定時的にお互いの欠点を補完し合う複合熱変位補正
をすることを特徴とする複合熱変位補正方法。 - 【請求項２】 熱変位が各軸座標変化量として発生する
機体各部の温度上昇を検出するセンサを備え、この温度
測定値から熱変位補正をする他、主軸取付けのタッチセ
ンサで各軸座標変化量を零補正する自動芯出しとを組合
せ、定時的にお互いの欠点を補完し合う複合熱変位補正
をすることを特徴とする複合熱変位補正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11896593A JPH06304847A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 複合熱変位補正方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11896593A JPH06304847A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 複合熱変位補正方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06304847A true JPH06304847A (ja) | 1994-11-01 |
Family
ID=14749666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11896593A Pending JPH06304847A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 複合熱変位補正方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06304847A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094290A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Mitsubishi Electric Corp | 工作機械及びその熱変位補正方法 |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP11896593A patent/JPH06304847A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003094290A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Mitsubishi Electric Corp | 工作機械及びその熱変位補正方法 |
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