JPH11320331A - 工作機械の熱変位補正方法及び熱変位補正を行う工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テーブルやヘッドのような移動部の送りに起
因する熱変位量を或るパラメータでとらえてソフト的に
補正をする構成の熱変位補正を行う工作機械及びその方
法を提供する。 【解決手段】 工作機械のテーブルやヘッドのような移
動部２１の走行距離ｂと熱変位量ｑの対応関係を予め求
めておき、移動部２１の走行距離ｂをモニタリングし、
前記対応関係から熱変位量ｑを見積り、それに基づいて
移動部の補正を行う工作機械の熱変位補正方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械に於け
る熱変位の補正技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械は、高速回転する主軸と、テー
ブルやヘッドなどの移動部を備えており、これらは加工
時に発熱源となって熱変位の原因となる。

【０００３】すなわち、主軸が回転すると軸受からの発
熱を受け、熱変位が生じる。

【０００４】また、テーブルやヘッドは、送りによる摺
動面の摩擦及びボールネジの発熱によって熱変位する。

【０００５】その他の熱変位としては、室温の変化によ
る精度変化や、ワーク加工時の発熱による熱変位等もあ
る。ただし、本発明では、前述の移動部の摺動に関する
熱変位を取り扱う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来は、移動部の発熱
を熱変位量として的確にとらえることが難しかった。

【０００７】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明は、テーブルやヘッドの送りに起因する熱変位量を或
るパラメータでとらえてソフト的に補正をする構成の熱
変位補正を行う工作機械及びその方法を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段の一つ
は、工作機械のテーブルやヘッドのような移動部（２
１）の走行距離（ｂ）と熱変位量（ｑ）の対応関係を予
め求めておき、移動部（２１）の走行距離（ｂ）をモニ
タリングし、前記対応関係から熱変位量（ｑ）を見積
り、それに基づいて移動部の補正を行う工作機械の熱変
位補正方法である。

【０００９】本発明の他の解決手段は、テーブルやヘッ
ドのような移動部（２１）とそれを制御するための制御
部（１３）を備えた工作機械において、予め移動部（２
１）の走行距離（ｂ）と熱変位量（ｑ）の対応関係を求
めて制御部（１３）に記憶させておき、制御部（１３）
で移動部（２１）の走行距離（ｂ）をモニタリングし、
制御部（１３）に記憶させた前記対応関係から熱変位量
（ｑ）を見積り、それに基づいて移動部の補正を行う構
成の工作機械である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の工作機械の熱変位補正方
法は、工作機械のテーブルやヘッドのような移動部の走
行距離と熱変位量の対応関係（相関関係）を予め求めて
おき、加工時に移動部の走行距離をモニタリングし、前
記対応関係から熱変位量を見積り、それに基づいて移動
部の補正を行うものである。

【００１１】本発明の熱変位補正機能付の工作機械は、
テーブルやヘッドのような移動部とそれを制御するため
の制御部を備えた工作機械において、予め移動部の走行
距離と熱変位量の対応関係を求めて制御部に記憶させて
おき、制御部で移動部の走行距離をモニタリングし、制
御部に記憶させた前記対応関係から熱変位量を見積り、
それに基づいて移動部の補正を行う構成になっている。

【００１２】移動部の走行距離としては、ボールネジピ
ッチと規定時間内サーボモータ回転数との積を用いるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は、本発明の熱変位補正機能を有する
工作機械を示す概念図である。

【００１５】工作機械１０はベース１１を備え、その上
にコラム１２が縦方向に形成されている。コラム１２に
は、工作機械全体の駆動系を制御するための制御部１３
が併設されている。

【００１６】ベース１１には、所定方向に移動可能なテ
ーブル２１が配置されている。

【００１７】テーブル２１はボールネジ２３、ボールナ
ット２２、及びサーボモータ２４からなるテーブル駆動
機構によって駆動される。

【００１８】ボールネジ２３は移動方向に沿って配置さ
れ、図示しないベアリングによって回転可能に支持され
ている。ボールナット２２はテーブル２１の下面に固定
されており、ボールネジ２３に噛み合っている。サーボ
モータ２４はボールネジ２３の一端に連結されており、
制御部１３によってコントロールされる。

【００１９】コラム１２には、主軸頭（ヘッド）１４が
縦方向に移動可能に配置されている。その移動機構はボ
ールネジ３３，ボールナット３２，及びサーボモータ３
４を備え、テーブル２１の移動機構と同様に構成されて
いる。主軸頭１４の移動機構も制御部１３によってコン
トロールされる。

【００２０】主軸頭１４には、主軸１５が高速回転可能
に配置されている。主軸１５は主軸駆動モータ１６によ
って駆動される。この主軸駆動モータ１６も制御部１３
によってコントロールされる。

【００２１】制御部１３は、以下で述べるテーブル２１
（ヘッド１４）の熱変位補正を行う構成になっている。
図１では、それを象徴的に符号Ｑで示した。

【００２２】以下、図２を参照して、熱変位補正の仕方
を説明する。

【００２３】制御部１３は記憶部を備えており、記憶部
にはテーブル２１（ヘッド１４）の走行距離ｂと熱変位
量ｑの対応関係（相関関係）が記憶されている。

【００２４】走行距離ｂとしては、ボールネジピッチ×
規定時間内サーボモータ回転数を採用できる。

【００２５】テーブル２１（ヘッド１４）の熱変位を評
価するため、走行距離ｂを一つのパラメータとし、予め
或る一定時間内の走行距離ｂと熱変位量ｑの関係ｈを求
める。すなわち、実際の加工における平均的な加工条件
を設定し、走行距離ｂを様々に変化させ、その際の熱変
位量ｑを実測し、両者の関係ｈを求めておく。

【００２６】その様子が図２（Ａ）に示されている。た
だし、図中のグラフｈはシンボル的なもので、実際の特
性には対応していない。

【００２７】このようにして求めた走行距離ｂと熱変位
量ｑの関係ｈを、前述のように制御部１３の記憶部に記
憶させておく。

【００２８】加工時には、図２（Ｂ）に示すように、制
御部１３でテーブル２１の走行距離ｂをモニタリングす
る。そして、記憶部に記憶させておいた走行距離ｂと熱
変位量ｑの関係ｈを用いて熱変位量ｑの見積りを行い、
それに基づいて補正値を決定する。

【００２９】この補正値に基づいて、テーブル２１の送
りを補正することができる。

【００３０】このような補正を行うことにより、熱変位
によるテーブル２１の送り誤差を低減でき、加工精度を
大幅に向上することが可能となる。

【００３１】ヘッド（主軸頭）１４の送りによる熱変位
補正も同様に行うことができる。テーブル２１とヘッド
１４の熱変位補正は必要に応じて片方のみでも良いし、
両方行っても良い。

【００３２】

【発明の効果】本願発明の熱変位補正を行う工作機械及
びその方法によれば、テーブルやヘッドのような移動部
の熱変位を補正することができ、加工精度を大幅に向上
することが可能となる。

【００３３】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、図示した工作機械は一例にすぎず、本発明
はあらゆるタイプの工作機械に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工作機械の一実施例を示す概念図。

【図２】本発明における移動部（テーブルやヘッド）の
熱変位量の補正の仕方を示す説明図。

【符号の説明】

１０ 工作機械 １３ 制御部 １４ 主軸頭 １５ 主軸 １６ 駆動モータ ２１ 移動部 ２２，３２ ボールナット ２３，３３ ボールネジ ２４，３４ サーボモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械のテーブルやヘッドのような移
   動部（２１）の走行距離（ｂ）と熱変位量（ｑ）の対応
   関係を予め求めておき、移動部（２１）の走行距離
   （ｂ）をモニタリングし、前記対応関係から熱変位量
   （ｑ）を見積り、それに基づいて移動部の補正を行う工
   作機械の熱変位補正方法。
2. 【請求項２】 ボールネジピッチと規定時間内サーボモ
   ータ回転数との積を走行距離（ｂ）として用いることを
   特徴とする請求項１に記載の工作機械の熱変位補正方
   法。
3. 【請求項３】 テーブルやヘッドのような移動部（２
   １）とそれを制御するための制御部（１３）を備えた工
   作機械において、予め移動部（２１）の走行距離（ｂ）
   と熱変位量（ｑ）の対応関係を求めて制御部（１３）に
   記憶させておき、制御部（１３）で移動部（２１）の走
   行距離（ｂ）をモニタリングし、制御部（１３）に記憶
   させた前記対応関係から熱変位量（ｑ）を見積り、それ
   に基づいて移動部の補正を行う構成の工作機械。
4. 【請求項４】 ボールネジピッチと規定時間内サーボモ
   ータ回転数との積を走行距離（ｂ）として用いることを
   特徴とする請求項３に記載の工作機械の熱変位補正方
   法。