JPH106183A - 工作機械の熱変位補正量算出方法 - Google Patents
工作機械の熱変位補正量算出方法Info
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- JPH106183A JPH106183A JP15572996A JP15572996A JPH106183A JP H106183 A JPH106183 A JP H106183A JP 15572996 A JP15572996 A JP 15572996A JP 15572996 A JP15572996 A JP 15572996A JP H106183 A JPH106183 A JP H106183A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の熱変位補正量を少ないメモり容量
で迅速に算出する。 【手段】 主軸３の温度を第１温度センサ６で計測し、
主軸ヘッド１の温度を第２温度センサ７で計測し、ベッ
ド４の基準温度を第３温度センサ８で計測する。温度計
測装置９は各温度センサの出力をデジタル信号に変換し
て温度数値を得る。温度上昇演算器１０は発熱部の計測
温度から基準温度を減算して温度上昇値を算出し、熱変
位量ゼロのとき温度上昇値ゼロとなるように温度上昇値
を設定温度値だけシフト演算する。温度・補正量記憶装
置１１に一つ又は複数の温度−補正量関係表を格納す
る。補正量演算器１２はこの関係表からシフト温度上昇
値に対応する暫定補正量を求め、これに換算補正係数を
掛けて熱変位補正量を算出する。ＮＣ装置１３はこの補
正量で補正対象軸を制御して熱変位を補正する。
で迅速に算出する。 【手段】 主軸３の温度を第１温度センサ６で計測し、
主軸ヘッド１の温度を第２温度センサ７で計測し、ベッ
ド４の基準温度を第３温度センサ８で計測する。温度計
測装置９は各温度センサの出力をデジタル信号に変換し
て温度数値を得る。温度上昇演算器１０は発熱部の計測
温度から基準温度を減算して温度上昇値を算出し、熱変
位量ゼロのとき温度上昇値ゼロとなるように温度上昇値
を設定温度値だけシフト演算する。温度・補正量記憶装
置１１に一つ又は複数の温度−補正量関係表を格納す
る。補正量演算器１２はこの関係表からシフト温度上昇
値に対応する暫定補正量を求め、これに換算補正係数を
掛けて熱変位補正量を算出する。ＮＣ装置１３はこの補
正量で補正対象軸を制御して熱変位を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の熱変位
を補正するにあたり、補正対象軸の熱変位補正量を算出
する方法に関するものである。
を補正するにあたり、補正対象軸の熱変位補正量を算出
する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械は、機械の特性上、各部に熱源
（例えば、主軸の転がり軸受）を有し、ここに発生した
熱によって機体に熱変形が起きる。機体の熱変形は加工
精度に大きく影響することから、その一つの防止対策と
して、一般に、機体温度情報に基づき熱変位量を推定し
て補正する方法が採られている。これは、機体に取り付
けられた温度センサによって機体の温度を計測し、その
温度上昇値に対応する補正量を算出するもので、算出方
法としては、従来、 （１） 補正量をメモリの熱変位補正表から求める方
法、特開昭５１−９００８３号「工作機械の熱変位補正
装置」 （２） 補正量をメモリに記憶した変換式を用いて求め
る方法 特公昭６１−５９８６０号「熱変位補正機能を備えた数
値制御装置」 等が知られている。
（例えば、主軸の転がり軸受）を有し、ここに発生した
熱によって機体に熱変形が起きる。機体の熱変形は加工
精度に大きく影響することから、その一つの防止対策と
して、一般に、機体温度情報に基づき熱変位量を推定し
て補正する方法が採られている。これは、機体に取り付
けられた温度センサによって機体の温度を計測し、その
温度上昇値に対応する補正量を算出するもので、算出方
法としては、従来、 （１） 補正量をメモリの熱変位補正表から求める方
法、特開昭５１−９００８３号「工作機械の熱変位補正
装置」 （２） 補正量をメモリに記憶した変換式を用いて求め
る方法 特公昭６１−５９８６０号「熱変位補正機能を備えた数
値制御装置」 等が知られている。
【０００３】（１）の方法においては、補正対象軸及び
工具の種類（長さ）毎に温度−補正量関係表を作成し、
加工条件に適合する関係表から補正量を求め、これで２
部材相互間の距離を補正する。（２）の方法では、主軸
の伸びの実験式を作り、この実験式をプログラムメモリ
内にストアし、温度センサの計測値を実験式に代入して
補正量を算出し、これで補正対象軸を補正する。
工具の種類（長さ）毎に温度−補正量関係表を作成し、
加工条件に適合する関係表から補正量を求め、これで２
部材相互間の距離を補正する。（２）の方法では、主軸
の伸びの実験式を作り、この実験式をプログラムメモリ
内にストアし、温度センサの計測値を実験式に代入して
補正量を算出し、これで補正対象軸を補正する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、（１）の従
来方法によると、補正対象軸、及び工具さらには工具ア
タッチメントの種類分の関係表を多数作成して記憶して
おく必要があり、メモリの容量が大きくなるという不都
合があった。また、（２）の従来方法の場合は、メモリ
容量は少なくて済む反面、実験式が非線形であるとき
に、補正量の算出時間が長くなるという問題点があっ
た。
来方法によると、補正対象軸、及び工具さらには工具ア
タッチメントの種類分の関係表を多数作成して記憶して
おく必要があり、メモリの容量が大きくなるという不都
合があった。また、（２）の従来方法の場合は、メモリ
容量は少なくて済む反面、実験式が非線形であるとき
に、補正量の算出時間が長くなるという問題点があっ
た。
【０００５】そこで、本発明の課題は、工作機械の熱変
位補正量を少ないメモり容量で迅速に算出できる方法を
提供することにある。
位補正量を少ないメモり容量で迅速に算出できる方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の熱変位補正量算出方法は、工作機械の熱
変位を補正するにあたり、発熱部の温度を計測し、計測
温度から基準温度を減算して温度上昇値を求め、温度上
昇値を予め設定された温度値だけシフト演算し、予め記
憶された温度−補正量関係表からシフト温度上昇値に対
応する暫定補正量を求め、暫定補正量に予め設定された
換算補正係数を乗算して補正対象軸の熱変位補正量を算
出することを特徴とする。
めに、本発明の熱変位補正量算出方法は、工作機械の熱
変位を補正するにあたり、発熱部の温度を計測し、計測
温度から基準温度を減算して温度上昇値を求め、温度上
昇値を予め設定された温度値だけシフト演算し、予め記
憶された温度−補正量関係表からシフト温度上昇値に対
応する暫定補正量を求め、暫定補正量に予め設定された
換算補正係数を乗算して補正対象軸の熱変位補正量を算
出することを特徴とする。
【０００７】ここで、好ましくは、複数の温度上昇値と
複数の温度−補正量関係表とから複数の暫定補正量を求
め、各暫定補正量にそれぞれ異なる換算補正係数を乗算
し、その積を合算して補正対象軸の熱変位補正量を算出
する。
複数の温度−補正量関係表とから複数の暫定補正量を求
め、各暫定補正量にそれぞれ異なる換算補正係数を乗算
し、その積を合算して補正対象軸の熱変位補正量を算出
する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をマシニングセンタ
に適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１
はマシニングセンタの熱変位補正システムの構成図であ
る。マシニングセンタは主軸ヘッド１、コラム２、主軸
３、ベッド４、移動テーブル５等から構成されている。
主軸３の軸受外周部には、主軸３の発熱温度を計測する
ための第１温度センサ６が取り付けられている。主軸ヘ
ッド１には、当該箇所の温度を計測するための第２温度
センサ７が取り付けられている。ベッド４には、基準温
度を計測するための第３温度センサ８が取り付けられて
いる。なお、基準温度を環境温度センサで計測してもよ
い。また、図１は主軸３を縦に配置した縦型マシニング
センタを示すが、横型マシニングセンタの場合もシステ
ムは同様に構成される。
に適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１
はマシニングセンタの熱変位補正システムの構成図であ
る。マシニングセンタは主軸ヘッド１、コラム２、主軸
３、ベッド４、移動テーブル５等から構成されている。
主軸３の軸受外周部には、主軸３の発熱温度を計測する
ための第１温度センサ６が取り付けられている。主軸ヘ
ッド１には、当該箇所の温度を計測するための第２温度
センサ７が取り付けられている。ベッド４には、基準温
度を計測するための第３温度センサ８が取り付けられて
いる。なお、基準温度を環境温度センサで計測してもよ
い。また、図１は主軸３を縦に配置した縦型マシニング
センタを示すが、横型マシニングセンタの場合もシステ
ムは同様に構成される。
【０００９】各温度センサ６，７，８の出力は、定期的
或いはＮＣ指令により温度計測装置９にて公知の方法で
アナログ信号からデジタル信号に変換されて温度数値と
なる。温度上昇演算器１０は、補正量算出の基準になる
温度上昇値を求めるもので、発熱部の温度を計測する第
１温度センサ６又は第２温度センサ７の計測温度から第
３温度センサ８の基準温度を減算することによって温度
上昇値を算出する。ここで、一般に主軸ヘッド１及び主
軸３は熱変位抑制の目的で冷却装置１４により冷却され
ているため、発熱がないか又は小さい場合に、冷却の影
響で温度上昇値が負を示すことがある。例えば、主軸３
の場合、 温度上昇値 ＝ 第１温度センサ計測値 − 第３温度
センサ計測値 ＜０ となる。
或いはＮＣ指令により温度計測装置９にて公知の方法で
アナログ信号からデジタル信号に変換されて温度数値と
なる。温度上昇演算器１０は、補正量算出の基準になる
温度上昇値を求めるもので、発熱部の温度を計測する第
１温度センサ６又は第２温度センサ７の計測温度から第
３温度センサ８の基準温度を減算することによって温度
上昇値を算出する。ここで、一般に主軸ヘッド１及び主
軸３は熱変位抑制の目的で冷却装置１４により冷却され
ているため、発熱がないか又は小さい場合に、冷却の影
響で温度上昇値が負を示すことがある。例えば、主軸３
の場合、 温度上昇値 ＝ 第１温度センサ計測値 − 第３温度
センサ計測値 ＜０ となる。
【００１０】そこで、これ以降の処理演算の便宜上、熱
変位がない場合、 熱変位量ゼロ ＝ 温度上昇値ゼロ が成立するように（図２参照）、温度上昇演算器１０は
温度ゼロ調シフト補正演算を行う。温度・補正量記憶装
置１１には一つ又は複数の温度−補正量関係表が格納さ
れている。補正量演算器１２は温度−補正量関係表から
シフト温度上昇値に対応する暫定補正量を求め、この暫
定補正量に予め設定された換算補正係数を乗算して補正
対象軸の熱変位補正量を算出する。そして、ＮＣ装置１
３がこの補正量により補正対象軸を制御して熱変位を補
正する。
変位がない場合、 熱変位量ゼロ ＝ 温度上昇値ゼロ が成立するように（図２参照）、温度上昇演算器１０は
温度ゼロ調シフト補正演算を行う。温度・補正量記憶装
置１１には一つ又は複数の温度−補正量関係表が格納さ
れている。補正量演算器１２は温度−補正量関係表から
シフト温度上昇値に対応する暫定補正量を求め、この暫
定補正量に予め設定された換算補正係数を乗算して補正
対象軸の熱変位補正量を算出する。そして、ＮＣ装置１
３がこの補正量により補正対象軸を制御して熱変位を補
正する。
【００１１】次に、補正量算出方法の２つの実施形態を
図３及び図４のフローチャートに従って説明する。図３
は一つの温度上昇値（例えば主軸３）と一つの温度−補
正量関係表とから２軸（仮にＺ，Ｙ軸）の熱変位補正量
を算出する方法を示すものである。ここでは、まず、補
正実施命令によって主軸３及びベッド４の温度が計測さ
れ、第１温度センサ６の計測値Ｔ1 から第３温度センサ
８の基準温度Ｔ3 が減算され、主軸３の温度上昇値ΔＴ
が算出される。次に、温度上昇値ΔＴに予め設定された
温度シフト値Ｃが加算され、主軸３のシフト温度上昇値
ΔＴc が演算される。
図３及び図４のフローチャートに従って説明する。図３
は一つの温度上昇値（例えば主軸３）と一つの温度−補
正量関係表とから２軸（仮にＺ，Ｙ軸）の熱変位補正量
を算出する方法を示すものである。ここでは、まず、補
正実施命令によって主軸３及びベッド４の温度が計測さ
れ、第１温度センサ６の計測値Ｔ1 から第３温度センサ
８の基準温度Ｔ3 が減算され、主軸３の温度上昇値ΔＴ
が算出される。次に、温度上昇値ΔＴに予め設定された
温度シフト値Ｃが加算され、主軸３のシフト温度上昇値
ΔＴc が演算される。
【００１２】続いて、温度・補正量記憶装置１１に予め
記憶された温度−補正量関係表からΔＴc に相当する暫
定補正量δ0 が求められる。そして、この暫定補正量δ
0 は、これにＺ軸換算補正係数αを掛けることで、Ｚ軸
補正量δz に変換される。同様に、暫定補正量δ0 にＹ
軸換算補正係数βを掛けてＹ軸補正量δy が算出され
る。その後、これらの補正量δz ，δy をもとにＮＣ装
置１３によってＺ軸及びＹ軸の移動補正処理が実行され
る。
記憶された温度−補正量関係表からΔＴc に相当する暫
定補正量δ0 が求められる。そして、この暫定補正量δ
0 は、これにＺ軸換算補正係数αを掛けることで、Ｚ軸
補正量δz に変換される。同様に、暫定補正量δ0 にＹ
軸換算補正係数βを掛けてＹ軸補正量δy が算出され
る。その後、これらの補正量δz ，δy をもとにＮＣ装
置１３によってＺ軸及びＹ軸の移動補正処理が実行され
る。
【００１３】従って、この実施形態の方法によれば、温
度−補正量関係表から求めた暫定補正量に軸換算補正係
数を掛けて熱変位補正量を算出するため、複数軸を補正
する場合や複数種の工具又はアタッチメントを使用する
場合でも、関係表を多数作成する必要がなく、関係表を
一つに統一して、これを各軸及び各工具に共用すること
ができて、メモリの記憶容量を少なくすることが可能に
なる。また、関係表には予め補正量の計算結果が記憶さ
れているから、温度に対し補正量が非線形に変化する場
合でも、熱変位補正量を迅速に算出することができる。
度−補正量関係表から求めた暫定補正量に軸換算補正係
数を掛けて熱変位補正量を算出するため、複数軸を補正
する場合や複数種の工具又はアタッチメントを使用する
場合でも、関係表を多数作成する必要がなく、関係表を
一つに統一して、これを各軸及び各工具に共用すること
ができて、メモリの記憶容量を少なくすることが可能に
なる。また、関係表には予め補正量の計算結果が記憶さ
れているから、温度に対し補正量が非線形に変化する場
合でも、熱変位補正量を迅速に算出することができる。
【００１４】図４は２つの温度上昇値（例えば主軸３及
び主軸ヘッド１）と２つの温度−補正量関係表とから１
軸の熱変位補正量を算出する方法を示すものである。こ
こでは、まず、補正実施命令によって主軸３、主軸ヘッ
ド１、及びベッド４の温度が計測される。そして、第１
温度センサ６の計測値Ｔ1 から第３温度センサ８の基準
温度Ｔ3 が減算され、主軸３の温度上昇値ΔＴa が算出
されるとともに、第２温度センサ７の計測値Ｔ2 から基
準温度Ｔ3 が減算され、主軸ヘッド１の温度上昇値ΔＴ
b が算出される。次に、これらの温度上昇値ΔＴa ，Δ
Ｔb にそれぞれ温度シフト値Ｃa ，Ｃb が加算され、主
軸３のシフト温度上昇値ΔＴacと主軸ヘッド１のシフト
温度上昇値ΔＴbcとが演算される。
び主軸ヘッド１）と２つの温度−補正量関係表とから１
軸の熱変位補正量を算出する方法を示すものである。こ
こでは、まず、補正実施命令によって主軸３、主軸ヘッ
ド１、及びベッド４の温度が計測される。そして、第１
温度センサ６の計測値Ｔ1 から第３温度センサ８の基準
温度Ｔ3 が減算され、主軸３の温度上昇値ΔＴa が算出
されるとともに、第２温度センサ７の計測値Ｔ2 から基
準温度Ｔ3 が減算され、主軸ヘッド１の温度上昇値ΔＴ
b が算出される。次に、これらの温度上昇値ΔＴa ，Δ
Ｔb にそれぞれ温度シフト値Ｃa ，Ｃb が加算され、主
軸３のシフト温度上昇値ΔＴacと主軸ヘッド１のシフト
温度上昇値ΔＴbcとが演算される。
【００１５】続いて、温度・補正量記憶装置１１に予め
記憶された温度−補正量関係表１（図５参照）からΔＴ
acに相当する暫定補正量δac1 が求められ、関係表２か
らΔＴacに相当する暫定補正量δac2 が求められ、ま
た、関係表１からΔＴbcに相当する暫定補正量δbc1 が
求められる。そして、これらの暫定補正量δac1 ，δac
2 ，δbc1 にそれぞれ異なる換算補正係数α，β，γを
掛け、その積を合算して、軸の総補正量δが算出され
る。その後、補正量δをもとにＮＣ装置１３によって軸
の移動補正処理が実行される。
記憶された温度−補正量関係表１（図５参照）からΔＴ
acに相当する暫定補正量δac1 が求められ、関係表２か
らΔＴacに相当する暫定補正量δac2 が求められ、ま
た、関係表１からΔＴbcに相当する暫定補正量δbc1 が
求められる。そして、これらの暫定補正量δac1 ，δac
2 ，δbc1 にそれぞれ異なる換算補正係数α，β，γを
掛け、その積を合算して、軸の総補正量δが算出され
る。その後、補正量δをもとにＮＣ装置１３によって軸
の移動補正処理が実行される。
【００１６】従って、この実施形態の方法によれば、複
数の温度−補正量関係表と複数の換算補正係数とを用い
るので、複数箇所の温度上昇値から１軸の補正量を算出
する際に、温度−補正量関係表を共用しやすくなるとい
う利点がある。なお、上記実施形態では２つの温度上昇
値と２つの関係表とを用いたが、さらに多くの温度上昇
値及び関係表を用いる場合でも、前記と同様の処理によ
り補正量を算出することができる。
数の温度−補正量関係表と複数の換算補正係数とを用い
るので、複数箇所の温度上昇値から１軸の補正量を算出
する際に、温度−補正量関係表を共用しやすくなるとい
う利点がある。なお、上記実施形態では２つの温度上昇
値と２つの関係表とを用いたが、さらに多くの温度上昇
値及び関係表を用いる場合でも、前記と同様の処理によ
り補正量を算出することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
温度−補正量関係表から求めた暫定補正量に換算補正係
数を乗算して熱変位補正量を算出するため、メモり容量
を少なくできるとともに、算出時間を短縮できるという
優れた効果を奏する。
温度−補正量関係表から求めた暫定補正量に換算補正係
数を乗算して熱変位補正量を算出するため、メモり容量
を少なくできるとともに、算出時間を短縮できるという
優れた効果を奏する。
【図１】本発明による熱変位補正量算出方法の実施装置
を示すマシニングセンタのシステム構成図である。
を示すマシニングセンタのシステム構成図である。
【図２】温度上昇値と熱変位補正量との相関図である。
【図３】熱変位補正量算出方法の一実施形態を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】熱変位補正量算出方法の別の実施形態を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】温度−補正量関係表の構成図である。
【図６】温度−補正量関係とその合成例とを示す相関図
である。
である。
１・・主軸ヘッド、２・・コラム、３・・主軸、４・・
ベッド、５・・移動テーブル、６・・第１温度センサ、
７・・第２温度センサ、８・・第３温度センサ、９・・
温度測定装置、１０・・温度上昇演算器、１１・・温度
・補正量記憶装置、１２・・補正量演算器、１３・・Ｎ
Ｃ装置。
ベッド、５・・移動テーブル、６・・第１温度センサ、
７・・第２温度センサ、８・・第３温度センサ、９・・
温度測定装置、１０・・温度上昇演算器、１１・・温度
・補正量記憶装置、１２・・補正量演算器、１３・・Ｎ
Ｃ装置。
Claims (2)
- 【請求項１】 工作機械の熱変位を補正するにあたり、
発熱部の温度を計測し、計測温度から基準温度を減算し
て温度上昇値を求め、温度上昇値を予め設定された温度
値だけシフト演算し、予め記憶された温度−補正量関係
表からシフト温度上昇値に対応する暫定補正量を求め、
暫定補正量に予め設定された換算補正係数を乗算して補
正対象軸の熱変位補正量を算出することを特徴とした工
作機械の熱変位補正量算出方法。 - 【請求項２】 請求項１において、複数の温度上昇値と
複数の温度−補正量関係表とから複数の暫定補正量を求
め、各暫定補正量にそれぞれ異なる換算補正係数を乗算
し、その積を合算して補正対象軸の熱変位補正量を算出
することを特徴とした工作機械の熱変位補正量算出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08155729A JP3136472B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 工作機械の熱変位補正量算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08155729A JP3136472B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 工作機械の熱変位補正量算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH106183A true JPH106183A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3136472B2 JP3136472B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15612191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08155729A Expired - Fee Related JP3136472B2 (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 工作機械の熱変位補正量算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3136472B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009151167A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Mitsubishi Electric Corp | 望遠鏡装置及び望遠鏡システム |
| KR100970557B1 (ko) | 2003-12-29 | 2010-07-16 | 두산인프라코어 주식회사 | 공작기계의 주축 열변위 보정장치 및 방법 |
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-
1996
- 1996-06-17 JP JP08155729A patent/JP3136472B2/ja not_active Expired - Fee Related
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