JPH1148094A - Thermal displacement calculating device for machine tool and storage medium - Google Patents

Thermal displacement calculating device for machine tool and storage medium

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JPH1148094A
JPH1148094A JP21192197A JP21192197A JPH1148094A JP H1148094 A JPH1148094 A JP H1148094A JP 21192197 A JP21192197 A JP 21192197A JP 21192197 A JP21192197 A JP 21192197A JP H1148094 A JPH1148094 A JP H1148094A
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Japan
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thermal displacement
machine tool
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displacement
calculated
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Masayuki Shimizu
公千 清水
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Brother Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal displacement calculating device for machine tool which can work flexibly with change of the processing program and can calculate the amount of thermal displacement accurately. SOLUTION: A thermal displacement calculating device is standby until the spindle of a machine tool makes movement for a unit distance (S13 and S15) and calculates the elapsed time during the unit distance movement (S17). The maximum amount of displacement as max. value of thermal displacement of the machine tool in case similar driving condition is continued, has a good corresponding relationship with the obtained elapsed time from calculation. Therefore, the max. displacement amount is calculated on the basis of the elapsed time (S19), and the amount of thermal displacement is calculated on the basis of the obtained max. displacement amount and the driving time of the machine tool (S21), and then the influence of the amount of thermal displacement calculated in the past is added (S23). Because the amount of thermal displacement is calculated each time the spindle makes unit distance movement and on the basis of the elapsed time for the movement, it is possible to calculate the thermal displacement accurately and easily in spite of whether the processing program is changed or not.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に装備さ
れ、その工作機械で発生する熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置及びその装置を実現するための記
憶媒体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machine tool thermal displacement calculating apparatus which is mounted on a machine tool and calculates the amount of thermal displacement generated by the machine tool, and a storage medium for realizing the apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、例えばワークに切削や穴開け等を
施したり基板に部品を組み付けるための加工手段と、こ
の加工手段とワークや基板等の被加工物との相対位置を
変動させる駆動手段とを有する工作機械がある。一般
に、切削等の加工を行う工作機械では、例えばドリルや
タップ等の工具を保持するための保持機構、これに保持
された工具を回転駆動するための主軸駆動機構、工具の
Ｘ軸方向の送りのためのＸ軸送り機構、工具のＹ軸方向
の送りのためのＹ軸送り機構、工具のＺ軸方向の送りの
ためのＺ軸送り機構、これらの送り機構を制御するため
の制御装置等を備えている。2. Description of the Related Art Conventionally, processing means for cutting or drilling a work or assembling parts on a substrate, and driving means for changing the relative position between the processing means and a workpiece such as a work or a substrate. There is a machine tool having: Generally, in a machine tool that performs machining such as cutting, a holding mechanism for holding a tool such as a drill or a tap, a spindle drive mechanism for rotating and driving the tool held by the tool, and a feed of the tool in the X-axis direction -Axis feed mechanism for feeding the tool, Y-axis feed mechanism for feeding the tool in the Y-axis direction, Z-axis feed mechanism for feeding the tool in the Z-axis direction, a control device for controlling these feed mechanisms, etc. It has.

【０００３】一例をあげると、図１２および図１３に示
される工作機械１０がある。図１２に示すように、この
工作機械１０は、切削屑の飛散を防止するためのスプラ
ッシュガード１２の内側にワーク（図示しない）を載置
するためのテーブル１４、例えばドリルやタップ等の工
具交換のためのＡＴＣマガジン１６、工作機械本体（以
下単に本体ともいう）２０等が配置されている。またス
プラッシュガード１２には、操作パネル２２、ワークの
入出やメンテナンスのためのワーク交換口２４、主にメ
ンテナンス用の点検ハッチ２６等が設けられている。As an example, there is a machine tool 10 shown in FIGS. As shown in FIG. 12, this machine tool 10 has a table 14 for placing a work (not shown) inside a splash guard 12 for preventing scattering of cutting chips, for example, tool exchange such as drills and taps. ATC magazine 16, a machine tool main body (hereinafter, also simply referred to as main body) 20, and the like are arranged. In addition, the splash guard 12 is provided with an operation panel 22, a work exchange port 24 for entering and exiting the work and maintenance, an inspection hatch 26 mainly for maintenance, and the like.

【０００４】図１３に示すように、本体２０は、ドリル
やタップ等の工具を保持するための主軸２８、主軸２８
を回転駆動するための主軸モータ３０、多数の鋼球を内
蔵して主軸側に固着されているナット部３２とナット部
３２に内挿されるボールネジ３４とからなるボールネジ
機構３６、ボールネジ３４を回転駆動するためのＺ軸モ
ータ３８、ボールネジ３４と平行に配されているガイド
レール４０、ガイドレール４０と主軸２８側とを連結す
るスライド４２等を備えている。As shown in FIG. 13, a main body 20 includes a main shaft 28 for holding a tool such as a drill and a tap, and a main shaft 28.
Spindle motor 30, a ball screw mechanism 36 including a nut portion 32 containing a number of steel balls and fixed to the main shaft side and a ball screw 34 inserted in the nut portion 32, and a ball screw 34 for rotationally driving the ball screw 34. And a guide rail 40 arranged in parallel with the ball screw 34, a slide 42 for connecting the guide rail 40 and the main shaft 28 side, and the like.

【０００５】この本体２０においては、ボールネジ機構
３６とＺ軸モータ３８とでＺ軸方向の送りのためのＺ軸
送り機構が構成され、Ｚ軸モータ３８によりボールネジ
３４を回転させることで主軸２８のＺ軸方向の移動が行
われる。また図１２に示されるテーブル１４をＸ軸およ
びＹ軸方向に移動させることができ、主軸２８のＺ軸方
向の移動と併せて、ワークと工具のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の
相対位置を変化させることができる。In the main body 20, a Z-axis feed mechanism for feeding in the Z-axis direction is constituted by the ball screw mechanism 36 and the Z-axis motor 38. The ball screw 34 is rotated by the Z-axis motor 38 to rotate the main shaft 28. The movement in the Z-axis direction is performed. The table 14 shown in FIG. 12 can be moved in the X-axis and Y-axis directions, and the relative position of the workpiece and the tool in the X, Y, and Z-axis directions can be changed together with the movement of the main shaft 28 in the Z-axis direction. Can be done.

【０００６】このような工作機械では、例えばボールネ
ジ機構３６の稼働に伴って摩擦熱が発生してボールネジ
３４が延びることがある。また、他の機構においても発
熱がある。そうした発熱によって工作機械に熱変位が発
現する。この熱変位が例えばＺ軸方向に発現すると、ワ
ークに施される溝の深さや段差の高さ等に誤差が生じ
る。公差が熱変位量よりも十分に大きい場合にはこのよ
うな熱変位による加工誤差はあまり問題とはならない
が、そうでない場合には熱変位に対する補正が必要とな
る。そこで、工作機械の熱変位量を算出する熱変位量算
出装置を設け、予め定められている加工プログラムに従
って駆動手段を制御するに当たって、その熱変位量に応
じた補正を行いながら駆動手段を制御することが提案さ
れている（例えば特開昭６２−８８５４８号公報）。[0006] In such a machine tool, for example, frictional heat is generated with the operation of the ball screw mechanism 36, and the ball screw 34 may be extended. Also, other mechanisms generate heat. Such heat generation causes thermal displacement in the machine tool. If this thermal displacement occurs, for example, in the Z-axis direction, an error occurs in the depth of the groove formed on the work, the height of the step, and the like. If the tolerance is sufficiently larger than the amount of thermal displacement, the processing error due to such thermal displacement does not cause much problem, but if not, the thermal displacement needs to be corrected. Therefore, a thermal displacement calculating device for calculating the thermal displacement of the machine tool is provided, and in controlling the driving means according to a predetermined machining program, the driving means is controlled while performing a correction according to the thermal displacement. (For example, JP-A-62-88548).

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工作機械の熱変位量算出装置においては、工作機械の稼
働中を通して熱変位量を算出する形態であったので、そ
の処理を実行するためのシステムを常時動かしておく必
要があった。このため、その算出処理に関わる負担が大
きかった。そこで、本願出願人は、工作機械が稼働を続
けることによって温度が上昇すると、やがて発熱量と放
熱量とが均衡する状態になることに着目し、次のように
熱変位量を算出することを提案した。すなわち、工作機
械の駆動中は、飽和熱変位量（上記均衡状態における熱
変位量）と工作機械の駆動時間とに基づいて各時点にお
ける熱変位量を算出し、その熱変位量が飽和熱変位量に
ほぼ等しくなると、それ以降は熱変位量として飽和熱変
位量の値を代用するのである（特願平８−２９８８６６
号）。この場合、正確な飽和熱変位量が与えられれば、
各時点における熱変位量を正確に算出でき、しかもその
算出処理に関わる負担を小さくすることができる。However, in the conventional machine tool thermal displacement calculating device, the thermal displacement is calculated throughout the operation of the machine tool, so that a system for executing the processing is used. Had to be constantly running. For this reason, the load involved in the calculation process was large. Therefore, the applicant of the present application pays attention to the fact that when the temperature rises due to the continuous operation of the machine tool, the heat generation amount and the heat release amount eventually become in a state of equilibrium, and calculating the thermal displacement amount as follows. Proposed. That is, during the driving of the machine tool, the thermal displacement at each time point is calculated based on the saturated thermal displacement (the thermal displacement in the above-mentioned equilibrium state) and the driving time of the machine tool. After that, the value of the saturated thermal displacement is used as the thermal displacement after that (see Japanese Patent Application No. 8-298866).
issue). In this case, given the exact saturated thermal displacement,
The amount of thermal displacement at each time can be accurately calculated, and the load involved in the calculation process can be reduced.

【０００８】ところが、飽和熱変位量は、継続される工
作機械の駆動状態に依存して変動するので、従来より実
測やシュミレーションによって算出しなければならない
と考えられていた。このため、加工プログラムの変更等
がなされると、熱変位量の算出がきわめて困難になって
いた。[0008] However, since the amount of saturated thermal displacement fluctuates depending on the driving state of the machine tool that has been continued, it has conventionally been thought that it must be calculated by actual measurement or simulation. For this reason, when the machining program is changed, it has been extremely difficult to calculate the amount of thermal displacement.

【０００９】そこで、本発明は、加工プログラムの変更
に柔軟に対応でき、しかも、正確に熱変位量を算出する
ことのできる工作機械の熱変位量算出装置及びその装置
を実現するための記憶媒体を提供することを目的として
なされた。Therefore, the present invention provides a machine tool thermal displacement calculating apparatus capable of flexibly responding to a change in a machining program and capable of accurately calculating a thermal displacement, and a storage medium for realizing the apparatus. Made with the purpose of providing.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、被加工
物に加工を施すための加工手段と、該加工手段と被加工
物との相対位置を変動させる駆動手段とを有する工作機
械に装備され、該工作機械の熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置であって、上記工作機械の駆動状
態を検出する駆動状態検出手段と、該駆動状態検出手段
の検出結果に基づき、上記駆動手段が上記加工手段また
は上記被加工物を単位距離移動させるのに要した経過時
間を算出する経過時間算出手段と、同様の駆動状態を続
けた場合における上記工作機械の熱変位の最大値として
の飽和熱変位量を、上記算出された経過時間に基づいて
算出する飽和熱変位量算出手段と、該算出された飽和熱
変位量と上記工作機械の駆動時間とに基づき、上記工作
機械の熱変位量を算出する変位量算出手段と、を備えた
ことを特徴とする。Means for Solving the Problems and Effects of the Invention In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a processing means for processing a workpiece, and the processing means and the workpiece. A machine tool having a drive means for changing the relative position of the machine tool, the machine tool thermal displacement calculating apparatus for calculating the machine tool thermal displacement, wherein the drive state for detecting the machine tool drive state A detection unit, and an elapsed time calculation unit that calculates an elapsed time required for the driving unit to move the processing unit or the workpiece by a unit distance based on a detection result of the driving state detection unit. A saturated thermal displacement calculating means for calculating a saturated thermal displacement as a maximum value of the thermal displacement of the machine tool in a case where the state is continued, based on the calculated elapsed time; and the calculated saturated thermal displacement. And the above work Based on the 械 drive time, characterized by comprising a displacement amount calculating means for calculating a thermal displacement amount of the machine tool.

【００１１】このように構成された本発明では、駆動状
態検出手段は工作機械の駆動状態を検出し、その検出結
果に基づき、経過時間算出手段は、駆動手段が加工手段
または被加工物を単位距離移動させるのに要した経過時
間を算出する。次に飽和熱変位量算出手段は、同様の駆
動状態を続けた場合における工作機械の熱変位の最大値
としての飽和熱変位量を、上記算出された経過時間に基
づいて算出する。本願出願人は、加工手段または被加工
物が単位距離移動するのに要した経過時間と、その駆動
状態を続けた場合における工作機械の熱変位量の最大値
としての飽和熱変位量との間には、比較的再現性のよい
対応関係があることを発見した。飽和熱変位量算出手段
は、その対応関係を参照して、上記経過時間に対応する
飽和熱変位量を算出するのである。According to the present invention, the driving state detecting means detects the driving state of the machine tool, and based on the detection result, the elapsed time calculating means determines that the driving means determines that the processing means or the workpiece is a unit. The elapsed time required to move the distance is calculated. Next, the saturated thermal displacement calculating means calculates the saturated thermal displacement as the maximum value of the thermal displacement of the machine tool when the same driving state is continued, based on the calculated elapsed time. The applicant of the present application has proposed a method in which the elapsed time required for the processing means or the workpiece to move by a unit distance and the saturated thermal displacement as the maximum value of the thermal displacement of the machine tool when the driving state is continued. Has a relatively reproducible correspondence. The saturated thermal displacement calculating means calculates the saturated thermal displacement corresponding to the elapsed time with reference to the correspondence.

【００１２】すると、変位量算出手段が、該算出された
飽和熱変位量と工作機械の駆動時間とに基づき、工作機
械の熱変位量を算出する。工作機械の熱変位量は駆動時
間に応じて増加し、その変化は上記飽和熱変位量に対す
る漸近線を描く。例えば、飽和熱変位量をＬ、駆動時間
をｔとした場合、熱変位量ｌの変化を、 ｌ＝Ｌ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ 但し、γは工作
機械固有の定数 なる式で表すことも提案されている。そこで、変位量算
出手段は、上記駆動時間と飽和熱変位量とに基づいて各
時点における工作機械の熱変位量を算出するのである。
もちろん、変位量算出手段は上記以外の式を用いて熱変
位量を算出してもよい。このように、本発明では、加工
手段または被加工物が単位距離移動するのに要した経過
時間に基づいて飽和熱変位量を算出し、その飽和熱変位
量に基づいて工作機械の熱変位量を算出している。この
ため、加工プログラムが変更されたか否かに関わらず、
正確かつ容易に熱変位量を算出することができる。Then, the displacement calculating means calculates the thermal displacement of the machine tool based on the calculated saturated thermal displacement and the driving time of the machine tool. The amount of thermal displacement of the machine tool increases according to the drive time, and the change draws an asymptote to the above-mentioned saturated thermal displacement. For example, if the saturated thermal displacement is L and the drive time is t, the change in the thermal displacement l is: l = L · {1-exp (−γt)} where γ is a constant specific to the machine tool. Representation has also been proposed. Therefore, the displacement calculating means calculates the thermal displacement of the machine tool at each time based on the driving time and the saturated thermal displacement.
Of course, the displacement calculating means may calculate the thermal displacement using an equation other than the above. As described above, in the present invention, the amount of saturated thermal displacement is calculated based on the elapsed time required for the processing means or the workpiece to move by a unit distance, and the amount of thermal displacement of the machine tool is calculated based on the amount of saturated thermal displacement. Is calculated. Therefore, regardless of whether the machining program has been changed,
The amount of thermal displacement can be calculated accurately and easily.

【００１３】しかも、本発明では、上記経過時間に基づ
いて熱変位量を算出しているので、加工手段または被加
工物の移動速度が速いほど上記経過時間は短くなり、短
い時間で熱変位量を算出することが可能となる。従っ
て、本発明では、加工プログラムの変更に柔軟に対応で
き、しかも、加工手段または被加工物の移動速度の変化
が激しい場合にも、きわめて正確に熱変位量を算出する
ことができる。Further, in the present invention, since the thermal displacement amount is calculated based on the elapsed time, the elapsed time becomes shorter as the moving speed of the processing means or the workpiece increases, and the thermal displacement amount becomes shorter. Can be calculated. Therefore, according to the present invention, it is possible to flexibly respond to a change in the machining program, and to calculate the thermal displacement amount very accurately even when the moving speed of the machining means or the workpiece is greatly changed.

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記飽和熱変位量算出手段が、上記経過時間
に対応する飽和熱変位量を算出するに当たって、両者の
対応関係を表す折れ線または曲線からなるグラフを参照
することを特徴する。加工手段または被加工物が単位距
離移動するのに要する経過時間があまり変化しない範囲
では、経過時間の増加に応じて飽和熱変位量もほぼ一定
の割合で減少する。ところが、経過時間が大きく（すな
わち加工手段または被加工物の移動速度が高速に）なる
に従って、空冷効果等の種々の要因が熱変位量に大きな
影響を及ぼすようになる。このため、両者の対応関係を
直線的な対応関係で規定した場合、上記経過時間の変動
幅が大きいと高速域または低速域で正確な熱変位量が算
出困難となる。そこで、本発明では、経過時間に対応す
る飽和熱変位量を算出するに当たって、両者の対応関係
を表す折れ線または曲線からなるグラフを参照してい
る。このため、飽和熱変位量を正確に算出することがで
きる。従って、本発明では、請求項１記載の発明の効果
に加えて、加工手段または被加工物の移動速度に関わら
ず熱変位量を一層正確に算出することができ、加工プロ
グラムの変更に一層柔軟に対応することができるといっ
た効果が生じる。なお、本発明で参照するグラフは、数
式やデータテーブルの形態で提供されてもよい。According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, when the saturated thermal displacement calculating means calculates the saturated thermal displacement corresponding to the elapsed time, it represents the correspondence between the two. It is characterized by referring to a graph consisting of a line or a curve. In a range where the elapsed time required for the processing means or the workpiece to move by the unit distance does not change much, the saturated thermal displacement amount decreases at a substantially constant rate as the elapsed time increases. However, as the elapsed time increases (that is, the moving speed of the processing means or the workpiece increases), various factors such as an air cooling effect have a great influence on the amount of thermal displacement. Therefore, when the correspondence between the two is defined by a linear correspondence, if the variation width of the elapsed time is large, it is difficult to calculate an accurate amount of thermal displacement in a high speed region or a low speed region. Therefore, in the present invention, when calculating the saturated thermal displacement amount corresponding to the elapsed time, a graph composed of a broken line or a curve representing the correspondence between the two is referred to. Therefore, the amount of saturated thermal displacement can be accurately calculated. Therefore, according to the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the thermal displacement can be calculated more accurately regardless of the moving speed of the processing means or the workpiece, and the processing program can be more flexibly changed. Is obtained. The graph referred to in the present invention may be provided in the form of a mathematical expression or a data table.

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の構成に加え、上記飽和熱変位量算出手段及び上記
変位量算出手段が、上記駆動手段が上記加工手段または
上記被加工物を上記単位距離移動させる毎に上記算出を
行うと共に、上記変位量算出手段が以前に熱変位量を算
出しているとき、その熱変位量の影響を上記変位量算出
手段が新たに算出した熱変位量に加算して、現在の上記
工作機械の熱変位量とする変位量加算手段を、更に備え
たことを特徴とする。The third aspect of the present invention provides the first or second aspect.
In addition to the configuration described above, the saturated thermal displacement amount calculating means and the displacement amount calculating means perform the calculation each time the drive means moves the processing means or the workpiece by the unit distance, and the displacement amount When the calculating means has previously calculated the thermal displacement amount, the influence of the thermal displacement amount is added to the thermal displacement amount newly calculated by the displacement amount calculating means, and the current thermal displacement amount of the machine tool is calculated. And a displacement amount adding unit that performs the operation.

【００１６】加工プログラムには、工作機械を高速で駆
動するステップと低速で駆動するステップとを含むもの
がある。この場合、上記飽和熱変位量を、上記加工手段
または上記被加工物が上記単位距離移動するのに要した
平均的な経過時間に応じて算出すると、熱変位量が工作
機械を高速で駆動するステップでは熱変位量が小さめ
に、低速で駆動するステップでは大きめに算出されてし
まう。そこで、本発明では、飽和熱変位量算出手段及び
変位量算出手段が、上記駆動手段が上記加工手段または
上記被加工物を上記単位距離移動させる毎に、その時点
で算出されている経過時間に基づいて上記計算を行って
いる。このため、工作機械の各時点における駆動状態に
応じて、正確な熱変位量を算出することができる。な
お、各時点で算出された熱変位量は、その後徐々に減少
しながらも影響を及ぼす。例えば、熱変位量が飽和熱変
位量Ｌに達するまで工作機械を駆動した後、駆動を停止
してから時間ｔ経過したときの熱変位量ｌを、 ｌ＝Ｌ・ｅｘｐ（−γｔ） 但し、γは工作
機械固有の定数 なる式で表すことも提案されている。そこで、本発明で
は、変位量算出手段が以前に熱変位量を算出していると
き、変位量加算手段により、その熱変位量の影響を変位
量算出手段が新たに算出した熱変位量に加算して、現在
の上記工作機械の熱変位量としている。Some machining programs include a step of driving the machine tool at a high speed and a step of driving the machine tool at a low speed. In this case, when the saturated thermal displacement is calculated according to the average elapsed time required for the processing means or the workpiece to move by the unit distance, the thermal displacement drives the machine tool at high speed. In the step, the amount of thermal displacement is calculated to be small, and in the step of driving at a low speed, it is calculated to be large. Therefore, in the present invention, each time the driving unit moves the processing unit or the workpiece by the unit distance, the saturated thermal displacement amount calculating unit and the displacement amount calculating unit calculate the elapsed time calculated at that time. The above calculation is performed based on the above. For this reason, an accurate thermal displacement amount can be calculated according to the driving state of the machine tool at each point in time. The amount of thermal displacement calculated at each point in time has an effect while gradually decreasing. For example, after driving the machine tool until the thermal displacement amount reaches the saturated thermal displacement amount L, the thermal displacement amount 1 when the time t has elapsed since the drive was stopped is represented by: l = L · exp (−γt) It has also been proposed that γ be expressed by an equation that is a constant specific to the machine tool. Therefore, in the present invention, when the displacement amount calculating means has previously calculated the thermal displacement amount, the displacement amount adding means adds the effect of the thermal displacement amount to the newly calculated thermal displacement amount by the displacement amount calculating means. Then, the amount of thermal displacement of the above-mentioned machine tool is used.

【００１７】従って、本発明では、請求項１または２記
載の発明効果に加えて、工作機械の各時点における駆動
状態に応じて、一層正確な熱変位量を算出することがで
きるといった効果が生じる。また、本発明では、前述の
ように工作機械が高速で駆動されるほど熱変位量を頻繁
に算出することができるので、工作機械の速度変化に一
層良好に対応して、きわめて正確な熱変位量を算出する
ことができる。Therefore, according to the present invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the present invention, there is an effect that a more accurate amount of thermal displacement can be calculated according to the driving state of the machine tool at each point in time. . Further, in the present invention, as described above, the amount of thermal displacement can be calculated more frequently as the machine tool is driven at higher speed. The amount can be calculated.

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の構
成に加え、上記飽和熱変位量算出手段及び上記変位量算
出手段が、上記加工手段または上記被加工物が低速で移
動し、または完全に停止している場合には、所定時間毎
に上記算出を行うことを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, the saturated thermal displacement amount calculating means and the displacement amount calculating means move the processing means or the workpiece at a low speed, or When the operation is completely stopped, the above calculation is performed at predetermined time intervals.

【００１９】飽和熱変位量算出手段及び変位量算出手段
が、駆動手段が加工手段または被加工物を単位距離移動
させる毎に上記算出を行う場合、加工手段または被加工
物がきわめて低速で移動し、または完全に停止している
と、飽和熱変位量算出手段及び変位量算出手段が上記算
出を行う間隔がきわめて長くなる。そこで、本発明で
は、飽和熱変位量算出手段及び変位量算出手段に、加工
手段または被加工物が低速で移動し、または完全に停止
している場合には、所定時間（通常時における上記経過
時間より充分に長い）毎に上記算出を行わせている。こ
のため、加工手段または被加工物が殆ど停止している場
合にも熱変位量の変化を良好に追跡することができる。
従って、本発明では、請求項３記載の発明の効果に加
え、熱変位量の変化を一層良好に追跡して、装置の信頼
性を一層向上させることができるといった効果が生じ
る。When the saturated thermal displacement amount calculating means and the displacement amount calculating means perform the above calculation each time the driving means moves the processing means or the workpiece by a unit distance, the processing means or the workpiece moves at an extremely low speed. Or, when the operation is completely stopped, the interval at which the saturated thermal displacement amount calculating means and the displacement amount calculating means perform the above calculation becomes extremely long. Therefore, in the present invention, when the processing means or the workpiece is moving at a low speed or is completely stopped, the saturated thermal displacement amount calculating means and the displacement amount calculating means are provided with a predetermined time (the above-mentioned elapsed time in normal time). The above calculation is performed every time (it is sufficiently longer than the time). For this reason, even when the processing means or the workpiece is almost stopped, the change in the amount of thermal displacement can be tracked well.
Therefore, according to the present invention, in addition to the effect of the invention described in claim 3, there is an effect that the change in the amount of thermal displacement can be tracked more favorably, and the reliability of the device can be further improved.

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項３または４
記載の構成に加え、上記工作機械の熱変位量の影響が残
存する保持時間を記憶する保持時間記憶手段を、更に備
え、上記変位量加算手段が、上記変位量算出手段が算出
してから上記保持時間以上経過した熱変位量は無視して
現在の上記熱変位量を算出することを特徴とする。The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3 or 4.
In addition to the configuration described above, a holding time storage unit that stores a holding time in which the effect of the thermal displacement amount of the machine tool remains remains, wherein the displacement amount adding unit calculates the displacement amount by the displacement amount calculating unit. The present invention is characterized in that the current thermal displacement is calculated ignoring the thermal displacement that has elapsed for the holding time or more.

【００２１】工作機械の熱変位量はある期間の間はその
影響が残存するが、その後は影響がなくなる。なお、こ
こで影響がなくなるとは、数学的な意味でなくなること
をいうわけではなく、熱変位量の影響が、工作機械の仕
様やワークに要求される公差等を考慮して設定される誤
差の範囲に収まることをいう。そこで、本発明では、保
持時間記憶手段により工作機械の熱変位量の影響が残存
する保持時間を記憶しておき、変位量加算手段が、変位
量算出手段が算出してから上記保持時間以上経過した熱
変位量は無視して現在の熱変位量を算出する。このた
め、変位量加算手段は、上記保持時間内に変位量算出手
段が算出した熱変位量のみを考慮して上記加算を行えば
よく、その算出処理に関わる負担を小さくすることがで
きる。The amount of thermal displacement of the machine tool has its effect remaining for a certain period of time, but disappears thereafter. In addition, eliminating the influence here does not mean that it is not in a mathematical sense, but it does not mean that the influence of the amount of thermal displacement is an error that is set in consideration of the specifications of the machine tool, the tolerance required for the work, and the like. Is within the range. Therefore, in the present invention, the holding time in which the influence of the thermal displacement of the machine tool remains is stored by the holding time storing means, and the displacement adding means is configured to calculate the displacement by the displacement calculating means. The current thermal displacement is calculated ignoring the thermal displacement that has been performed. Therefore, the displacement amount adding means only needs to perform the above-mentioned addition in consideration of only the thermal displacement amount calculated by the displacement amount calculating means within the holding time, and can reduce the load involved in the calculation process.

【００２２】従って、本発明では、請求項３または４記
載の発明の効果に加えて、算出処理に関わる負荷を小さ
くして、その処理に関わるソフト構成等を簡略化すると
共に処理速度を向上させることができるといった効果が
生じる。請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれ
かに記載の構成に加え、上記熱変位量に影響を及ぼす条
件に対応して定められた調整値を、上記変位量算出手段
または上記変位量加算手段によって算出された熱変位量
に加算または減算して上記工作機械の熱変位量とする変
位量調整手段を、更に備えたことを特徴とする。Therefore, according to the present invention, in addition to the effects of the third and fourth aspects of the present invention, the load related to the calculation processing is reduced, the software configuration related to the processing is simplified, and the processing speed is improved. The effect that it can do is produced. According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration according to any one of the first to fifth aspects, an adjustment value determined in accordance with a condition affecting the thermal displacement amount is calculated by the displacement amount calculating means or the displacement amount calculating means. Displacement adjusting means for adding or subtracting to or from the thermal displacement calculated by the displacement adding means to obtain the thermal displacement of the machine tool is further provided.

【００２３】工作機械の熱変位量には、上記移動距離や
駆動時間の他、種々の条件が影響を及ぼす。例えば朝等
の気温が比較的低いとき等では工作機械の温度上昇が緩
やかになり、算出された熱変位量と実際の熱変位量との
誤差が無視できない程度になることもある。そこで、本
発明では、変位量調整手段により、熱変位量に影響を及
ぼす条件に対応して定められた調整値を、変位量算出手
段または上記変位量加算手段によって算出された熱変位
量に加算または減算して上記工作機械の熱変位量として
いる。このため、本発明では、請求項１〜５のいずれか
に記載の発明の効果に加えて、工作機械の熱変位量を一
層正確に算出することができるといった効果が生じる。
なお、上記調整値は、例えばオペレータが、操作パネル
等の調整入力手段によって入力してもよく、熱変位量算
出装置側で、予め設定されている手順で決められる調整
値を求めてもよい。The thermal displacement of the machine tool is affected by various conditions in addition to the moving distance and the driving time. For example, when the temperature is relatively low in the morning or the like, the temperature rise of the machine tool becomes gentle, and the error between the calculated thermal displacement and the actual thermal displacement may become nonnegligible. Therefore, in the present invention, the displacement adjustment means adds the adjustment value determined corresponding to the condition affecting the thermal displacement to the thermal displacement calculated by the displacement calculating means or the displacement adding means. Alternatively, subtraction is used as the thermal displacement of the machine tool. For this reason, in the present invention, in addition to the effect of the invention described in any one of the first to fifth aspects, there is an effect that the amount of thermal displacement of the machine tool can be calculated more accurately.
Note that the adjustment value may be input by an operator using an adjustment input unit such as an operation panel, or an adjustment value determined by a preset procedure may be obtained on the thermal displacement amount calculation device side.

【００２４】請求項７記載の発明は、請求項６記載の構
成に加え、上記調整値は時刻に対応して定められてい
て、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値を
選択して使用することを特徴とする。この構成とすれ
ば、例えば１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、算
出された熱変位量と実際の熱変位量との誤差を自動的に
解消することができる。従って、本発明では、請求項６
記載の発明の効果に加えて、時刻に関わらず常に正確な
熱変位量を算出することができるといった効果が生じ
る。According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, the adjustment value is determined corresponding to time, and the displacement amount adjusting means selects the adjustment value based on time. It is characterized by using. With this configuration, it is possible to automatically eliminate an error between the calculated amount of thermal displacement and the actual amount of thermal displacement according to, for example, a time period of the day (morning, noon, night, etc.). Therefore, in the present invention, claim 6
In addition to the effects of the described invention, there is an effect that an accurate amount of thermal displacement can always be calculated regardless of time.

【００２５】請求項８記載の発明は、請求項６記載の構
成に加え、上記調整値は上記工作機械の環境温度に対応
して定められていて、上記変位量調整手段は該環境温度
に基づいて上記調整値を選択して使用することを特徴と
する。この構成とすれば、工作機械が設置されている場
所の気温すなわち環境温度に応じて、算出された熱変位
量と実際の熱変位量との誤差を自動的に解消することが
できる。従って、本発明では、請求項６記載の発明の効
果に加えて、環境温度に関わらず常に正確な熱変位量を
算出することができるといった効果が生じる。According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, the adjustment value is determined in accordance with the environmental temperature of the machine tool, and the displacement amount adjusting means is based on the environmental temperature. And selecting and using the adjustment value. With this configuration, an error between the calculated amount of thermal displacement and the actual amount of thermal displacement can be automatically eliminated in accordance with the temperature of the place where the machine tool is installed, that is, the environmental temperature. Therefore, in the present invention, in addition to the effect of the invention described in claim 6, there is an effect that an accurate amount of thermal displacement can always be calculated regardless of the environmental temperature.

【００２６】請求項９記載の発明は、被加工物に加工を
施すための加工手段と、該加工手段と被加工物との相対
位置を変動させる駆動手段とを有する工作機械に対して
使用され、該工作機械の熱変位量を算出するためのコン
ピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、上記
工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理と、該
駆動状態検出処理の検出結果に基づき、上記駆動手段が
上記加工手段または上記被加工物を単位距離移動させる
のに要した経過時間を算出する経過時間算出処理と、同
様の駆動状態を続けた場合における上記工作機械の熱変
位の最大値としての飽和熱変位量を、上記算出された経
過時間に基づいて算出する飽和熱変位量算出処理と、該
算出された飽和熱変位量と上記工作機械の駆動時間とに
基づき、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算出
処理と、を実行させるコンピュータプログラムを記憶し
たことを特徴とする。The ninth aspect of the present invention is used for a machine tool having processing means for processing a workpiece and driving means for changing a relative position between the processing means and the workpiece. A storage medium storing a computer program for calculating a thermal displacement amount of the machine tool, based on a drive state detection process for detecting a drive state of the machine tool, based on a detection result of the drive state detection process, Elapsed time calculation processing for calculating the elapsed time required for the driving means to move the processing means or the workpiece by a unit distance, and the maximum value of the thermal displacement of the machine tool when the same driving state is continued The saturated thermal displacement amount is calculated based on the calculated elapsed time, and the saturated thermal displacement amount is calculated based on the calculated elapsed time. A displacement amount calculation processing for calculating the thermal displacement amount of OMRON will be characterized by storing a computer program for execution.

【００２７】本発明の記憶媒体はこのように構成されて
いるので、工作機械に接続されたコンピュータ等の制御
手段に本発明に記憶されたコンピュータプログラムを実
行させれば、請求項１記載の駆動状態検出手段、経過時
間算出手段、飽和熱変位量算出手段、及び変位量算出手
段に相当する駆動状態検出処理、経過時間算出処理、飽
和熱変位量算出処理、及び変位量算出処理を実行させる
ことができる。従って、本発明に記憶されたコンピュー
タプログラムを上記制御手段に実行させれば、請求項１
記載の発明と同様の効果が生じる。また、本発明に記憶
された各処理のプログラムに、請求項２，３，４，５，
６，７，または８記載の発明に限定した要件を付加すれ
ば、それを実行させたとき、対応する請求項２，３，
４，５，６，７，または８記載の発明と同様の効果が生
じる。Since the storage medium of the present invention is configured as described above, if a control means such as a computer connected to a machine tool executes a computer program stored in the present invention, the drive medium according to claim 1 is driven. A state detecting unit, an elapsed time calculating unit, a saturated thermal displacement calculating unit, and a driving state detecting process, an elapsed time calculating process, a saturated thermal displacement calculating process, and a displacement calculating process corresponding to the displacement calculating unit are executed. Can be. Therefore, when the control means executes the computer program stored in the present invention, the first aspect of the present invention is provided.
An effect similar to that of the described invention is obtained. Further, the program of each processing stored in the present invention may include:
If a requirement limited to the invention described in 6, 7, or 8 is added, when the requirement is executed, the corresponding claim 2, 3, or
The same effect as the invention described in 4, 5, 6, 7, or 8 is obtained.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を参
照して説明することにより、発明の実施の形態を具体的
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【００２９】[0029]

【実施例】本実施例の工作機械のメカニカルな構成は従
来例として図１２及び図１３に示したものと同じである
ので、これらを使用して工作機械１０のメカニカルな構
成の説明は省略する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The mechanical configuration of a machine tool according to the present embodiment is the same as that shown in FIGS. 12 and 13 as a conventional example, and the description of the mechanical configuration of the machine tool 10 will be omitted by using them. .

【００３０】図１は、第１実施例としての工作機械１０
の制御系の構成を表すブロック図である。図１に示すよ
うに、この制御系は、主軸２８の回転を制御するための
主軸制御系５０、主軸２８のＺ軸位置を制御するための
Ｚ軸制御系６０、この制御系の中枢となる本発明の工作
機械の熱変位量算出装置としてのマイコン部７０、操作
パネル２２、及びテーブル１４のＸ軸位置を制御するた
めのＸ軸制御系（図示略）やテーブル１４のＹ軸位置を
制御するためのＹ軸制御系（図示略）等から構成されて
いる。FIG. 1 shows a machine tool 10 as a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control system. As shown in FIG. 1, the control system is a main shaft control system 50 for controlling the rotation of the main shaft 28, a Z-axis control system 60 for controlling the Z-axis position of the main shaft 28, and the center of this control system. The microcomputer unit 70, the operation panel 22, and the X-axis control system (not shown) for controlling the X-axis position of the table 14 and the Y-axis position of the table 14 are controlled. And a Y-axis control system (not shown).

【００３１】主軸制御系５０は、主軸モータ３０、主軸
モータ３０に電力を供給するための主軸サーボアンプ５
２、及び主軸サーボアンプ５２の供給電力を制御するた
めの軸制御回路５４からなり、軸制御回路５４はマイコ
ン部７０のＣＰＵ７２からの指示に従って主軸サーボア
ンプ５２の動作を制御する構成である。Ｚ軸制御系６０
は、Ｚ軸モータ３８、Ｚ軸モータ３８に電力を供給する
ためのＺ軸サーボアンプ６２及びＺ軸サーボアンプ６２
の供給電力を制御するための軸制御回路６４からなり、
軸制御回路６４はマイコン部７０のＣＰＵ７２からの指
示に従ってＺ軸サーボアンプ６２の動作を制御する構成
である。また、図示を省略したＸ軸制御系及びＹ軸制御
系も、これら主軸制御系５０並びにＺ軸制御系６０とほ
ぼ同様の構成である。The spindle control system 50 includes a spindle motor 30 and a spindle servo amplifier 5 for supplying power to the spindle motor 30.
2, and an axis control circuit 54 for controlling the power supplied to the spindle servo amplifier 52. The axis control circuit 54 controls the operation of the spindle servo amplifier 52 in accordance with an instruction from the CPU 72 of the microcomputer unit 70. Z axis control system 60
Are a Z-axis motor 38, a Z-axis servo amplifier 62 for supplying power to the Z-axis motor 38, and a Z-axis servo amplifier 62.
An axis control circuit 64 for controlling the supply power of
The axis control circuit 64 controls the operation of the Z-axis servo amplifier 62 according to an instruction from the CPU 72 of the microcomputer unit 70. Further, an X-axis control system and a Y-axis control system (not shown) have substantially the same configuration as the main axis control system 50 and the Z-axis control system 60.

【００３２】マイコン部７０は、制御プログラム等を格
納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵するワンチッ
プ型のＣＰＵ７２、ＲＡＭ７４及び時計７６等からな
り、周知のマイクロコンピュータとして構成されてい
る。このマイコン部７０（厳密にはＣＰＵ７２）は、制
御プログラムに従って主軸制御系５０、Ｚ軸制御系６０
等を制御して、ワークに所定の加工を施させるのであ
る。また、マイコン部７０は操作パネル２２に接続され
ており、マイコン部７０は、操作パネル２２からの入力
信号を取得したり、操作パネル２２に信号を送って操作
パネル２２の液晶ディスプレイの画像や文字の表示を制
御することやＬＥＤの点滅を制御すること等ができる。The microcomputer unit 70 comprises a one-chip type CPU 72, a RAM 74, a clock 76, etc., having a ROM storing a control program and the like, an input / output port, and the like, and is configured as a well-known microcomputer. The microcomputer 70 (strictly speaking, the CPU 72) controls the spindle control system 50 and the Z-axis control system 60 according to the control program.
Thus, the workpiece is subjected to a predetermined processing. The microcomputer unit 70 is connected to the operation panel 22. The microcomputer unit 70 obtains an input signal from the operation panel 22 or sends a signal to the operation panel 22 to display images and characters on the liquid crystal display of the operation panel 22. Can be controlled, and blinking of the LED can be controlled.

【００３３】ＲＡＭ７４は、周知のようにＣＰＵ７２の
ワークエリアとなるが、本実施例では、このＲＡＭ７４
上に図２に示される構成のピッチ誤差補正テーブルが設
けられている。このピッチ誤差補正テーブルは、例えば
ボールネジ機構３６の駆動誤差を補正するためのテーブ
ルである。As is well known, the RAM 74 is a work area for the CPU 72. In this embodiment, the RAM 74 is used.
A pitch error correction table having the configuration shown in FIG. 2 is provided above. This pitch error correction table is a table for correcting a driving error of the ball screw mechanism 36, for example.

【００３４】Ｚ軸移動を受け持つボールネジ機構３６
は、製造公差等によりボールネジ３４の回転量とナット
部３２の移動量（すなわち主軸２８のＺ軸方向移動量）
との誤差が避けられないので、それを補正する必要があ
る。そこで適当な数の補正ポイントを設定し（ボールネ
ジ３４の長さが５００ｍｍで２０ｍｍ毎に補正するとす
れば、補正ポイントは２５箇所となる。）、その補正ポ
イント毎にボールネジ３４の回転による移動量の計算値
と実測値との誤差を求め、その誤差に相当するボールネ
ジ３４の回転量（ピッチ）をピッチ誤差補正テーブルに
書き込んでおき、各補正ポイント毎にそのピッチ分だけ
ボールネジ３４を正あるいは逆回転させることによって
主軸２８のＺ軸位置を正確ならしめている。Ｘ軸及びＹ
軸についても同様である。Ball screw mechanism 36 responsible for Z-axis movement
Is the amount of rotation of the ball screw 34 and the amount of movement of the nut 32 due to manufacturing tolerances (ie, the amount of movement of the main shaft 28 in the Z-axis direction).
It is necessary to correct the error since it cannot be avoided. Therefore, an appropriate number of correction points are set (if the length of the ball screw 34 is 500 mm and correction is performed every 20 mm, the number of correction points is 25). An error between the calculated value and the actually measured value is obtained, and a rotation amount (pitch) of the ball screw 34 corresponding to the error is written in a pitch error correction table, and the ball screw 34 is rotated forward or backward by the pitch for each correction point. By doing so, the Z-axis position of the main shaft 28 is accurately adjusted. X axis and Y
The same is true for the axis.

【００３５】時計７６は、いわゆる電子時計であって、
年月日時刻を算出してそのデータをＣＰＵ７２に送るこ
とができる。なおＣＰＵ７２は、一定の周期例えば１／
１０００秒毎にカウント値をインクリメントするカウン
タを内蔵していて、そのカウンタを使用することによ
り、例えばある加工の開始から終了までの所要時間のよ
うな、経過時間を計測することもできる。The clock 76 is a so-called electronic clock.
The date can be calculated and the data can be sent to the CPU 72. It should be noted that the CPU 72 has a predetermined period, for example, 1 /
A built-in counter for incrementing the count value every 1000 seconds is provided, and by using the counter, an elapsed time such as a required time from the start to the end of a certain processing can be measured.

【００３６】さて、この工作機械１０を駆動すると、例
えばそのＺ軸方向に、ボールネジ３４の膨張等によって
熱変位が発生する。そこで、ＣＰＵ７２は、その熱変位
を補正しつつ加工プログラムを実行するため、図３の熱
変位量算出処理を実行している。なお、ＣＰＵ７２は、
電源投入後この熱変位量算出処理を所定タイミングで割
り込み処理として実行し、加工プログラムの実行等によ
って発生する熱変位量を算出している。When the machine tool 10 is driven, thermal displacement occurs in the Z axis direction due to expansion of the ball screw 34 and the like. Therefore, the CPU 72 executes the thermal displacement amount calculation processing of FIG. 3 in order to execute the machining program while correcting the thermal displacement. Note that the CPU 72
After the power is turned on, this thermal displacement amount calculation processing is executed as interrupt processing at a predetermined timing, and the thermal displacement amount generated by executing a machining program or the like is calculated.

【００３７】図３に示すように、ＣＰＵ７２は処理を開
始すると、先ず、Ｓ１１（Ｓはステップを表す：以下同
様）にて、電源ＯＦＦの間の移動距離を０と見なす処理
を行う。後述のように、過去に熱変位量が算出されてそ
の影響が現在も残存している場合、その影響を考慮して
工作機械１０の熱変位量を算出する必要がある。また、
このような熱変位量は、工場の休憩時間等に工作機械１
０の電源が一時的にＯＦＦされた後にも残存している場
合がある。そこで、このＳ１１では、電源がＯＦＦされ
ていた間の主軸２８のＺ軸方向の移動距離を０とするの
である。As shown in FIG. 3, when the CPU 72 starts the process, first, in S11 (S represents a step: the same applies hereinafter), the CPU 72 performs a process of regarding the moving distance during power-off as 0. As will be described later, when the amount of thermal displacement has been calculated in the past and its influence still remains, it is necessary to calculate the amount of thermal displacement of the machine tool 10 in consideration of the effect. Also,
The amount of such thermal displacement can be measured by the machine tool 1 during the break time of the factory.
There is a case where the power supply remains after the power supply of 0 is temporarily turned off. Therefore, in S11, the moving distance of the main shaft 28 in the Z-axis direction while the power is off is set to 0.

【００３８】続くＳ１３では、工作機械１０の駆動状態
を検出し、それに基づいて主軸２８がＺ軸方向に単位距
離移動したか否かを判断する。単位距離移動していない
場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１５へ移行してサンプリン
グタイムとなったか否かを判断し、サンプリングタイム
でなければ（Ｓ１５：ＮＯ）前述のＳ１３へ移行する。
ここで、本処理におけるサンプリングタイムは充分に長
く設定されており、通常は、サンプリングタイムとなる
前に主軸２８が単位距離移動して（Ｓ１３：ＹＥＳ）、
Ｓ１７へ移行する。Ｓ１７では、Ｓ１３及びＳ１５で形
成されたループ処理を継続した時間、すなわち主軸２８
が単位距離移動するのに要した経過時間を算出する。そ
の後、Ｓ１９へ移行して、飽和熱変位量としての最大変
位量Ｌを次のように算出する。In the following S13, the driving state of the machine tool 10 is detected, and based on the detected state, it is determined whether or not the main shaft 28 has moved a unit distance in the Z-axis direction. If it has not moved the unit distance (S13: NO), the flow proceeds to S15 to determine whether or not the sampling time has been reached. If not (S15: NO), the flow proceeds to S13 described above.
Here, the sampling time in this processing is set to be sufficiently long, and usually, the spindle 28 moves a unit distance before the sampling time is reached (S13: YES),
Move to S17. In S17, the time during which the loop processing formed in S13 and S15 is continued, that is, the spindle 28
Calculate the elapsed time required for the unit to move a unit distance. Thereafter, the process proceeds to S19, and the maximum displacement L as the saturated thermal displacement is calculated as follows.

【００３９】工作機械１０の駆動を続けることによって
温度が上昇すると、やがて発熱量と放熱量とが均衡す
る。このときの熱変位量が最大変位量Ｌである。工作機
械１０を一定の状態で駆動し続けた場合、最大変位量Ｌ
は、上記経過時間に対して図４に示す対応関係を有す
る。経過時間が長いほど主軸２８の移動速度が小さいの
で、図４に示すように、経過時間が増加するに従って最
大変位量Ｌは減少する。また、この対応関係は、経過時
間が所定値以下であると傾きがなだらかになる折れ線グ
ラフによって表される。これは、主軸２８が高速で移動
する（経過時間が短い）と、空冷効果によって放熱量が
増加し、熱変位が抑制されるためである。Ｓ１９では、
Ｓ１７にて算出した経過時間（min）に基づき、図４の
グラフを参照して対応する最大変位量Ｌを算出するので
ある。なお、図４のグラフは、数式やデータテーブルの
形態でＣＰＵ７２に格納されてもよい。When the temperature is increased by continuing to drive the machine tool 10, the amount of heat generation and the amount of heat radiation eventually become balanced. The thermal displacement at this time is the maximum displacement L. When the machine tool 10 is continuously driven in a constant state, the maximum displacement L
Has the correspondence shown in FIG. 4 with respect to the elapsed time. As the elapsed time is longer, the moving speed of the main shaft 28 is lower. Therefore, as shown in FIG. 4, the maximum displacement L decreases as the elapsed time increases. Also, this correspondence is represented by a line graph in which the slope becomes gentle when the elapsed time is equal to or less than a predetermined value. This is because when the main shaft 28 moves at high speed (the elapsed time is short), the amount of heat dissipation increases due to the air cooling effect, and the thermal displacement is suppressed. In S19,
Based on the elapsed time (min) calculated in S17, the corresponding maximum displacement L is calculated with reference to the graph of FIG. The graph in FIG. 4 may be stored in the CPU 72 in the form of a mathematical expression or a data table.

【００４０】続くＳ２１では、主軸２８が上記単位距離
移動する間（すなわち上記経過時間の間）の熱変位量ｌ
を、次のように算出する。図５に例示するように、最大
変位量がＬ1aであった場合、工作機械１０駆動中の熱変
位量ｌは、直線ｌ＝Ｌ1aに対する漸近線１０２を描く。
また、熱変位量ｌが最大変位量Ｌ1aに達した後（図５で
はｔ＝８ｈｏｕｒの時点）、工作機械１０を停止する
と、熱変位量ｌは直線ｌ＝０に対する漸近線１０４を描
く。ここで、漸近線１０２は、 ｌ＝Ｌ1a・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ ……（１） で、漸近線１０４は、 ｌ＝Ｌ1a・ｅｘｐ（−γｔ） ……（２） で、それぞれ表される。但し、γは工作機械１０固有の
定数であり、ｔ及びｌの単位はそれぞれｈｏｕｒ，μｍ
である。従って、この式より、工作機械１０の駆動開始
後ａ分後の熱変位量ｌ1aは、 ｌ1a＝Ｌ1a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ となる。また、工作機械１０停止後ａ分後の熱変位量ｌ
-1a は、 ｌ-1a ＝Ｌ1a・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） となる。Ｓ２１では、主に式（１）を用いて上記経過時
間の間の熱変位量ｌを算出する。更に、続くＳ２３で
は、後述の保持時間以内の熱変位量ｌを加算して、次の
ように総熱変位量を算出した後、Ｓ１３及びＳ１５のル
ープ処理へ移行して待機する。なお、以下の説明では、
工作機械１０の駆動後、時刻ｔ１，ｔ２，……（分）に
おいてＳ１３からＳ１７へ移行したものとして説明す
る。すなわち、時刻ｔ１，ｔ２，……の間隔がそれぞれ
の処理における経過時間である。At S21, the thermal displacement l during the movement of the main shaft 28 by the unit distance (ie, during the elapsed time).
Is calculated as follows. As illustrated in FIG. 5, when the maximum displacement is L 1a , the thermal displacement 1 during the driving of the machine tool 10 draws an asymptote 102 with respect to a straight line 1 = L 1a .
Furthermore, after the thermal displacement amount l has reached the maximum displacement amount L 1a (time point t = 8hour in FIG. 5), stopping the machine tool 10, the thermal displacement amount l draw asymptote 104 for linear l = 0. Here, asymptote 102 is a l = L 1a · {1- exp (-γt)} ...... (1), asymptote 104 is a l = L 1a · exp (-γt ) ...... (2) , Respectively. Here, γ is a constant unique to the machine tool 10, and the units of t and l are respectively hour and μm.
It is. Therefore, from this equation, the thermal displacement l 1a a minute after the start of driving of the machine tool 10 is given by l 1a = L 1a · {1-exp (−γ · a / 60)}. Also, the thermal displacement l after a minute after the machine tool 10 stops
-1a is expressed as follows: l -1a = L 1a · exp (−γ · a / 60) In S21, the amount of thermal displacement 1 during the elapsed time is calculated mainly using Expression (1). Further, in subsequent S23, after adding the thermal displacement 1 within the holding time described later to calculate the total thermal displacement as follows, the process shifts to the loop processing of S13 and S15 and waits. In the following description,
It is assumed that after driving the machine tool 10, the process has shifted from S13 to S17 at times t1, t2,... (Minutes). That is, the interval between times t1, t2,... Is the elapsed time in each process.

【００４１】本実施例では、上記経過時間に基づいて熱
変位量ｌを算出した場合（Ｓ１３〜Ｓ２１）、熱変位量
ｌはその後式（２）に従って減少するものと考える。す
なわち、図６（Ａ）に曲線２０１で例示するように、時
刻０から時刻ｔ１までの間の経過時間に基づいて算出さ
れた熱変位量ｌt1の時刻ｔ１における値ｌt1-1は、前述
のように、 ｌt1-1＝Ｌt1・｛１−ｅｘｐ（−γ・ｔ１／６０）｝ となる。但し、Ｌt1は時刻０から時刻ｔ１間での経過時
間に基づいて算出された最大変位量である。そして、時
刻ｔ２における熱変位量ｌt2の値ｌt1-2は、式（２）よ
り、 ｌt1-2＝ｌt1-1・ｅｘｐ｛−γ・（ｔ２−ｔ１）／６
０｝ 以下同様に、時刻ｔ３，ｔ４における熱変位量ｌt1の値
ｌt1-3，ｌt1-4は、 ｌt1-3＝ｌt1-1・ｅｘｐ｛−γ・（ｔ３−ｔ１）／６
０｝ ｌt1-4＝ｌt1-1・ｅｘｐ｛−γ・（ｔ４−ｔ１）／６
０｝ となる。同様に、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の経過
時間に基づいて最大変位量Ｌt2が算出されたとすると、
それに対応する熱変位量ｌt2は図６（Ｂ）に曲線２０２
で例示するように変化し、その時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４に
おける値ｌt2-1，ｌt2-2，ｌt2-3は、それぞれ、 ｌt2-1＝Ｌt2・［１−ｅｘｐ｛−γ・（ｔ２−ｔ１）／
６０｝］ ｌt2-2＝ｌt2-1・ｅｘｐ｛−γ・（ｔ３−ｔ２）／６
０｝ ｌt2-3＝ｌt2-1・ｅｘｐ｛−γ・（ｔ４−ｔ２）／６
０｝ となる。Ｓ２３では、このようにして算出された熱変位
量ｌt1，ｌt2，……のその時刻における値を加算して総
熱変位量を算出するのである。例えば、時刻ｔ１，ｔ
２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，……の間の経過時間に基づい
て、図６（Ｃ）に曲線２０１，２０２，２０３，２０
４，２０５，……で例示する熱変位量ｌが算出されたと
すると、Ｓ２３で算出される総熱変位量は、図６（Ｃ）
に曲線２００で例示するように変化する。In this embodiment, when the thermal displacement 1 is calculated based on the elapsed time (S13 to S21), it is considered that the thermal displacement 1 subsequently decreases according to the equation (2). That is, as illustrated by a curve 201 in FIG. 6 (A), the value l t1-1 at time t1 the thermal displacement amount l t1 calculated based on the elapsed time between the time 0 to time t1, the aforementioned It follows that l t1-1 = L t1 · {1-exp (−γ · t1 / 60)}. However, L t1 is the maximum displacement calculated based on the elapsed time from time 0 to time t1. Then, the value l t1-2 thermal displacement l t2 at time t2, the equation (2), l t1-2 = l t1-1 · exp {-γ · (t2-t1) / 6
Similarly, the values l t1-3 and l t1-4 of the thermal displacement amounts l t1 at times t3 and t4 are expressed as follows: l t1-3 = l t1-1 · exp ｛-γ · (t3-t1) / 6
0｝ lt1-4 = lt1-1 · exp ・ -γ · (t4-t1) / 6
0｝. Similarly, if the maximum displacement L t2 is calculated based on the elapsed time from time t1 to time t2,
The corresponding thermal displacement l t2 is shown by curve 202 in FIG.
In changes as illustrated, the value l t2-1 at that time t2, t3, t4, l t2-2 , l t2-3 , respectively, l t2-1 = L t2 · [ 1-exp {-γ・ (T2-t1) /
60 ° ] l t2-2 = l t2-1 · exp ｛−γ · (t3-t2) / 6
0｝ lt2-3 = lt2-1 · exp ｛-γ · (t4-t2) / 6
0｝. At S23, the total thermal displacement is calculated by adding the values of the thermal displacements l t1 , l t2 ,... Calculated at this time at that time. For example, time t1, t
Based on the elapsed time between 2, t3, t4, t5,..., The curves 201, 202, 203, 20 in FIG.
Assuming that the thermal displacement 1 exemplified in 4, 205,... Has been calculated, the total thermal displacement calculated in S23 is as shown in FIG.
Changes as illustrated by the curve 200.

【００４２】また、各時刻で算出された熱変位量ｌは、
前述のように時間の経過に伴って減少するので、Ｓ２１
にて算出してから所定の時間（例えば１２０分）を経過
した熱変位量ｌが総熱変位量に及ぼす影響は無視するこ
とが可能となる。そこで、ＣＰＵ７２は、上記所定の時
間を保持時間としてＲＯＭに記憶しており、保持時間以
内に算出された熱変位量ｌについてのみ上記加算を行っ
て総熱変位量を算出している。このため、Ｓ２３の処理
で加算しなければならない熱変位量ｌの個数が少なくな
り、その算出処理に関わる負担を小さくすることができ
る。従って、その処理に関わるソフト構成等を簡略化す
ると共に処理速度を向上させることができる。The thermal displacement 1 calculated at each time is
As described above, the value decreases with the lapse of time.
It is possible to neglect the influence of the thermal displacement 1 over a predetermined time (for example, 120 minutes) after calculation on the total thermal displacement. Therefore, the CPU 72 stores the predetermined time in the ROM as the holding time, and calculates the total thermal displacement by performing the above addition only on the thermal displacement 1 calculated within the holding time. For this reason, the number of thermal displacements l that must be added in the process of S23 is reduced, and the load related to the calculation process can be reduced. Therefore, it is possible to simplify the software configuration and the like related to the processing and improve the processing speed.

【００４３】一方、Ｓ１３，Ｓ１５のループ処理を継続
する間にサンプリングタイムとなった場合（Ｓ１５，Ｙ
ＥＳ）、この場合は主軸２８が殆ど停止していると考え
られる。そこで、この場合はその間の熱変位量ｌを０と
見なして（Ｓ２５）、総熱変位量の算出を行う（Ｓ２
３）。このため、主軸２８が殆ど停止している場合にも
総熱変位量を定期的に算出して、その変化を良好に追跡
することができる。On the other hand, when the sampling time comes while the loop processing of S13 and S15 is continued (S15, Y
ES), in this case, it is considered that the spindle 28 is almost stopped. Therefore, in this case, the thermal displacement 1 during that time is regarded as 0 (S25), and the total thermal displacement is calculated (S2).
3). For this reason, even when the main shaft 28 is almost stopped, the total thermal displacement can be calculated periodically and the change can be tracked well.

【００４４】また、ＣＰＵ７２は、各時刻で算出された
熱変位量ｌを、それを算出した時刻と対応づけてＲＡＭ
７４のテーブルに記憶しており、その記憶内容を電源Ｏ
ＦＦの間にも、図示しないバックアップ電源により保持
している。また、その時点で算出されている主軸２８の
移動距離（上記単位距離未満の端数）も同様に保持して
いる。このため、電源が一旦ＯＦＦされて再びＯＮされ
たときには、Ｓ１１にて電源ＯＦＦの間の移動距離を０
と見なすと共に、Ｓ２３へ移行したとき、前回の電源Ｏ
Ｎの期間中に算出された熱変位量ｌの内、算出されてか
ら保持時間を経過していないものの影響を加算して総熱
変位量を算出することができる。The CPU 72 associates the amount of thermal displacement 1 calculated at each time with the time at which it was calculated and stores it in the RAM.
74, and the stored contents are stored in the power supply O.
It is also held between the FFs by a backup power supply (not shown). The movement distance (fraction less than the unit distance) of the main shaft 28 calculated at that time is also held. For this reason, when the power is once turned off and then turned on again, the moving distance during the power off is set to 0 in S11.
And when the process proceeds to S23, the previous power supply O
The total thermal displacement amount can be calculated by adding the influence of the thermal displacement amount 1 calculated during the period of N that has not passed the holding time after the calculation.

【００４５】以上説明したように、本実施例のマイコン
部７０では、主軸２８が単位距離移動するのに要した経
過時間に基づいて最大変位量Ｌを算出し、その最大変位
量Ｌに基づいて工作機械１０の熱変位量ｌを算出してい
る。このため、加工プログラムが変更された否かに関わ
らず、正確かつ容易に熱変位量ｌを算出することができ
る。また、最大変位量Ｌを算出する際に参照した図４の
グラフは、経過時間が短い（すなわち移動速度が速い）
領域では傾きがなだらかになる折れ線形状を呈してい
る。このため、空冷効果の影響を考慮して、最大変位量
Ｌをきわめて正確に算出することができる。従って、本
実施例のマイコン部７０では、加工プログラムの変更に
柔軟に対応でき、しかも、きわめて正確に総熱変位量を
算出することができる。As described above, the microcomputer unit 70 of the present embodiment calculates the maximum displacement L based on the elapsed time required for the main shaft 28 to move a unit distance, and calculates the maximum displacement L based on the maximum displacement L. The thermal displacement 1 of the machine tool 10 is calculated. Therefore, regardless of whether or not the machining program is changed, the thermal displacement 1 can be calculated accurately and easily. Further, the graph of FIG. 4 referred to when calculating the maximum displacement L is short in elapsed time (that is, high in moving speed).
The region has a polygonal line shape with a gentle slope. For this reason, the maximum displacement L can be calculated very accurately in consideration of the effect of the air cooling effect. Therefore, the microcomputer unit 70 of the present embodiment can flexibly respond to a change in the machining program, and can calculate the total thermal displacement amount extremely accurately.

【００４６】また、マイコン部７０では、主軸２８が単
位距離移動する毎にその間の経過時間を算出し、その時
点で算出された移動距離に基づいて最大変位量Ｌ及び熱
変位量ｌを算出し、更に算出後の熱変位量ｌに過去に算
出された熱変位量ｌの影響を加算している。このため、
各時刻における工作機械１０の駆動状態に応じて、総熱
変位量をきわめて正確に算出することができる。従っ
て、加工プログラムに工作機械１０を高速で駆動するス
テップと低速で駆動するステップとが含まれていても、
各時刻における総熱変位量をきわめて正確に算出するこ
とができる。また、本処理では、主軸２８が単位距離移
動する毎に総熱変位量を算出しているので、主軸２８の
移動速度が速いほど頻繁に総熱変位量を算出することが
できる。従って、主軸２８の移動速度の変化が激しい場
合にも、きわめて正確に総熱変位量を算出することがで
きる。更に、本処理では、主軸２８が殆ど停止している
場合には上記サンプリングタイム毎に総熱変位量を算出
している。このため、主軸２８が殆ど停止している場合
にも総熱変位量の変化を良好に追跡することができ、装
置の信頼性を一層向上させることができる。The microcomputer unit 70 calculates the elapsed time every time the spindle 28 moves a unit distance, and calculates the maximum displacement L and the thermal displacement 1 based on the moving distance calculated at that time. Further, the influence of the previously calculated thermal displacement l is added to the calculated thermal displacement l. For this reason,
The total amount of thermal displacement can be calculated very accurately according to the driving state of the machine tool 10 at each time. Therefore, even if the machining program includes a step of driving the machine tool 10 at a high speed and a step of driving the machine tool 10 at a low speed,
The total amount of thermal displacement at each time can be calculated very accurately. In this process, the total thermal displacement is calculated each time the main shaft 28 moves by a unit distance. Therefore, the faster the moving speed of the main shaft 28, the more frequently the total thermal displacement can be calculated. Therefore, even when the moving speed of the main shaft 28 changes greatly, the total thermal displacement can be calculated very accurately. Further, in this process, when the spindle 28 is almost stopped, the total thermal displacement is calculated for each sampling time. For this reason, even when the main shaft 28 is almost stopped, the change in the total thermal displacement can be tracked well, and the reliability of the device can be further improved.

【００４７】なお、上記実施例において、主軸２８が加
工手段に、ボールネジ機構３６及びＺ軸モータ３８が駆
動手段に、ＣＰＵ７２内のＲＯＭが保持時間記憶手段
に、ＣＰＵ７２が駆動状態検出手段，経過時間算出手
段，飽和熱変位量算出手段，変位量算出手段，及び変位
量加算手段に相当し、ＣＰＵ７２の処理の内、Ｓ１３が
駆動状態検出手段に、Ｓ１７が経過時間算出手段に、Ｓ
１９が飽和熱変位量算出手段に、Ｓ２１が変位量算出手
段に、Ｓ２３が変位量加算手段に、それぞれ相当する処
理である。In the above embodiment, the main shaft 28 is used as the processing means, the ball screw mechanism 36 and the Z-axis motor 38 are used as the driving means, the ROM in the CPU 72 is used as the holding time storage means, and the CPU 72 is used as the driving state detecting means and the elapsed time. The CPU 72 corresponds to a calculating unit, a saturated thermal displacement amount calculating unit, a displacement amount calculating unit, and a displacement amount adding unit. In the processing of the CPU 72, S13 is a driving state detecting unit, S17 is an elapsed time calculating unit,
19 corresponds to the saturated thermal displacement calculating means, S21 corresponds to the displacement calculating means, and S23 corresponds to the displacement adding means.

【００４８】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
７は、第２実施例としての工作機械１０の制御系の構成
を表すブロック図である。なお、本実施例の工作機械１
０もメカニカルな構成は従来例と同じであり、制御系の
構成は次の点で第１実施例と異なる。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the machine tool 10 according to the second embodiment. Note that the machine tool 1 of the present embodiment
The mechanical configuration of the control system 0 is the same as that of the conventional example, and the configuration of the control system is different from that of the first embodiment in the following points.

【００４９】すなわち、図７に示すように、マイコン部
７０は前述の構成に加えてインタフェース（Ｉ／Ｆ）７
８を備えており、このインタフェース７８を介してパソ
コン８０に接続されている。パソコン８０は、制御プロ
グラム等を格納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵
するワンチップ型のＣＰＵ８２、ＲＡＭ８４、時計８
６、及びマイコン部７０と接続されるインタフェース
（Ｉ／Ｆ）８８等からなり、周知のマイクロコンピュー
タとして構成されている。また、パソコン８０には、キ
ーボード９１及びＣＲＴ９２も接続されている。この制
御系では、加工プログラムに基づいて、マイコン部７０
が工作機械１０を制御しており、マイコン部７０からパ
ソコン８０へは主軸２８の移動距離等、総熱変位量の算
出に必要なデータが送信される。また、パソコン８０は
後述する熱変位量算出処理を行い、算出した総熱変位量
をマイコン部７０へ送信する。すると、マイコン部７０
は、送信された総熱変位量に基づき、補正を行いつつ上
記加工プログラムを実行する。図８は、パソコン８０
（厳密にはＣＰＵ８２）が実行する熱変位量算出処理を
表すフローチャートである。なお、ＣＰＵ８２は、工作
機械１０の電源の状態を監視しており、その電源がＯＮ
されると図８の処理を所定タイミングで繰り返し実行す
る。図８に示すように、この熱変位量算出処理は、図３
に示した熱変位量算出処理と殆ど同じであるので、異な
る部分についてのみ説明する。That is, as shown in FIG. 7, the microcomputer unit 70 has an interface (I / F) 7
8 and is connected to a personal computer 80 via the interface 78. The personal computer 80 includes a one-chip CPU 82 having a ROM storing control programs and the like and an input / output port, a RAM 84, a clock 8
6 and an interface (I / F) 88 connected to the microcomputer unit 70 and the like, and is configured as a known microcomputer. Further, a keyboard 91 and a CRT 92 are also connected to the personal computer 80. In this control system, the microcomputer 70
Controls the machine tool 10, and data necessary for calculating the total thermal displacement, such as the moving distance of the spindle 28, is transmitted from the microcomputer unit 70 to the personal computer 80. Further, the personal computer 80 performs a thermal displacement amount calculation process described later, and transmits the calculated total thermal displacement amount to the microcomputer unit 70. Then, the microcomputer unit 70
Executes the machining program while performing correction based on the transmitted total thermal displacement. FIG.
It is a flowchart showing the thermal displacement amount calculation processing executed by the CPU 82 (strictly, the CPU 82). The CPU 82 monitors the state of the power supply of the machine tool 10, and the power supply is turned on.
Then, the processing of FIG. 8 is repeatedly executed at a predetermined timing. As shown in FIG. 8, this thermal displacement amount calculation processing is performed according to FIG.
Since it is almost the same as the thermal displacement amount calculation processing shown in FIG.

【００５０】Ｓ１３に代えて実行されるＳ１３ａでは、
主軸２８の移動距離をＣＰＵ８２が自ら算出して単位移
動距離に達したか判断するのではなく、マイコン部７０
から送信される移動距離に基づいて判断する。また、Ｓ
２３に代えて実行されるＳ２３ａでは、総熱変位量をＳ
２３と同様に算出した後、その総熱変位量をマイコン部
７０に送信する。その他の処理は第１実施例と同様であ
るので、図３で使用した符号をそのまま使用して詳細な
説明を省略する。In S13a executed instead of S13,
Instead of the CPU 82 calculating the travel distance of the main shaft 28 by itself and judging whether or not the unit travel distance has been reached, the microcomputer 70
It is determined based on the moving distance transmitted from. Also, S
In step S23a executed in place of step S23, the total thermal displacement is set to S23a.
After calculating in the same manner as in step 23, the total thermal displacement is transmitted to the microcomputer unit 70. Other processes are the same as those of the first embodiment, and the detailed description is omitted by using the reference numerals used in FIG. 3 as they are.

【００５１】このように構成された本実施例でも、第１
実施例とほぼ同様の作用・効果が生じる。なお、本実施
例でもＣＰＵ８２は、主軸２８が単位距離移動する毎に
算出された熱変位量ｌを、それを算出した時刻と対応づ
けてＲＡＭ８４のテーブルに記憶するが、この記憶内容
は必ずしもバックアップしなくてもよい。これは、工作
機械１０の電源をＯＦＦしてもパソコン８０の電源をＯ
Ｎに保持しておけば、記憶内容は消失しないからであ
る。この点は移動距離の端数に対しても同様である。ま
た、本実施例では、インタフェース８８を介して接続さ
れる工作機械１０を変更すれば、一つのパソコン８０に
よって複数の工作機械１０に対する総熱変位量の算出を
行うことができる。In this embodiment configured as described above, the first
Functions and effects substantially similar to those of the embodiment are obtained. In this embodiment, the CPU 82 also stores the thermal displacement 1 calculated each time the main shaft 28 moves by a unit distance in the table of the RAM 84 in association with the time at which it was calculated. You don't have to. This means that even if the power of the machine tool 10 is turned off, the power of the personal computer 80 is turned off.
This is because if stored in N, the stored contents will not be lost. This point is the same for the fraction of the moving distance. Further, in this embodiment, if the machine tool 10 connected via the interface 88 is changed, the total amount of thermal displacement for a plurality of machine tools 10 can be calculated by one personal computer 80.

【００５２】以上、実施例を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施
することができる。例えば、図３及び図８のＳ２５では
熱変位量を０と見なしているが、サンプリングタイム間
の主軸２８の移動距離に基づいて熱変位量を算出しても
よい。また、上記実施の形態では、主軸２８がＺ軸方向
に単位距離移動するのに要した経過時間から工作機械１
０のＺ軸方向の熱変位量を算出しているが、主軸２８が
回転すると主軸２８自身に熱変位が発生する。そこで、
主軸モータ３０が単位距離（単位回転量）回転するのに
要した時間を経過時間として算出して、その経過時間か
らＺ軸方向の熱変位量を算出してもよい。また、図３ま
たは図８の処理によって算出された前述の総熱変位量
に、主軸２８の回転に要した経過時間から算出した熱変
位量を加算して、工作機械１０全体としてのＺ軸方向の
熱変位量を算出してもよい。この場合、Ｚ軸方向の熱変
位量を一層正確に算出することができる。更に、本発明
はワークを移動させる機構に適用してもよい。As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. . For example, in S25 of FIGS. 3 and 8, the amount of thermal displacement is regarded as 0, but the amount of thermal displacement may be calculated based on the moving distance of the main shaft 28 during the sampling time. Further, in the above embodiment, the machine tool 1 is determined based on the elapsed time required for the main shaft 28 to move the unit distance in the Z-axis direction.
Although the thermal displacement amount in the Z-axis direction of 0 is calculated, when the main shaft 28 rotates, a thermal displacement occurs in the main shaft 28 itself. Therefore,
The time required for the spindle motor 30 to rotate a unit distance (a unit rotation amount) may be calculated as an elapsed time, and the thermal displacement amount in the Z-axis direction may be calculated from the elapsed time. Further, the thermal displacement calculated from the elapsed time required for the rotation of the main shaft 28 is added to the above-described total thermal displacement calculated by the processing of FIG. 3 or FIG. May be calculated. In this case, the amount of thermal displacement in the Z-axis direction can be calculated more accurately. Further, the present invention may be applied to a mechanism for moving a work.

【００５３】また、最大変位量Ｌを求めるためのグラフ
は図４のものに限定されるものではなく、図９に例示す
るように直線で形成してもよい。また、３種類以上の傾
きを有する折れ線で形成してもよく、曲線で形成しても
よく、更に必要に応じて、経過時間の短い部分で傾きが
急になるようなグラフを使用したり、多数段の曲線でグ
ラフを構成したりしてもよい。また更に、これらのグラ
フも前述のように、数式やデータテーブルで構成しても
よい。The graph for obtaining the maximum displacement L is not limited to the one shown in FIG. 4, but may be a straight line as shown in FIG. Also, it may be formed by a polygonal line having three or more types of slopes, may be formed by a curve, and further, if necessary, use a graph such that the slope becomes steep in a portion where the elapsed time is short, The graph may be composed of a multi-stage curve. Further, these graphs may be constituted by mathematical expressions and data tables as described above.

【００５４】また、過去に算出された熱変位量ｌの影響
を加算する形態も種々考えられ、例えば、図１０に例示
する形態を採用してもよい。図１０では、時刻ｔ１で算
出された熱変位量ｌ1 を起点として、時刻ｔ２における
熱変位量ｌ2 を算出するための曲線を描き、こうして算
出された熱変位量ｌ2 を起点として、時刻ｔ３における
熱変位量ｌ3 を算出するための曲線を描いている。Various forms of adding the influence of the thermal displacement amount 1 calculated in the past are also conceivable. For example, a form illustrated in FIG. 10 may be adopted. In Figure 10, starting from the thermal displacement amount l 1 calculated at time t1, draw a curve for calculating the thermal displacement amount l 2 at time t2, the thermal displacement amount l 2 thus calculated starting time It depicts a curve for calculating the thermal displacement amount l 3 in t3.

【００５５】ここで、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３で算出され
る最大変位量は、Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3と変化している。熱
変位量ｌ1 は前述の方法と同様に算出できるが、時刻ｔ
２以降における熱変位量ｌは次のように算出することが
できる。例えば、時刻ｔ２における熱変位量ｌ2 を算出
するには、最大変位量Ｌ2 に対応した前述の式（１） ｌ＝Ｌ2 ・｛１−ｅｘｐ（−γ・ｔ／６０）｝ よりｌ＝ｌ1 となるｔの値ｔl1を求め、時刻ｔ２はその
（ｔ２−ｔ１）分後と外挿して ｌ2 ＝Ｌ2 ・［１−ｅｘｐ｛−γ・（ｔl1＋ｔ２−ｔ
１）／６０｝］ とするのである。このような算出方法を採用しても、前
述の算出方法（図６）と同様の作用・効果が生じる。但
し、前述の算出方法では、一時的に誤ったデータが入力
されても、少なくとも１２０分後にはその影響が排除さ
れるといった効果が生じる。また、本発明の実施の形態
としては、このような加算処理を行わず、最大変位量Ｌ
を一度算出したらその後ずっとそのＬの値を用いて式
（１）により熱変位量ｌを算出するものも含まれること
はいうまでもない。[0055] Here, the maximum displacement amount calculated at time t1, t2, t3 are varied and L 1, L 2, L 3 . The amount of thermal displacement l 1 can be calculated in the same manner as described above, but at time t
The thermal displacement l after 2 can be calculated as follows. For example, in order to calculate the thermal displacement l 2 at the time t2, the above equation (1) corresponding to the maximum displacement L 2 is obtained from l = L 2 {1-exp (-γt / 60)}. The value t l1 of t that satisfies = l 1 is obtained, and the time t 2 is extrapolated to the time after (t 2 −t 1 ), and l 2 = L 2.
1) / 60 °]. Even if such a calculation method is adopted, the same operation and effect as those of the above-described calculation method (FIG. 6) are produced. However, the above-described calculation method has an effect that even if incorrect data is temporarily input, the effect is eliminated at least 120 minutes later. Further, according to the embodiment of the present invention, the maximum displacement L
It is needless to say that the calculation of the thermal displacement l by the equation (1) using the value of L after the calculation of L is also included.

【００５６】更に、工作機械１０の熱変位量には、主軸
２８が単位距離移動するのに要した経過時間やその主軸
２８の駆動時間の他、種々の条件が影響を及ぼす。例え
ば朝等の気温が比較的低いとき等では工作機械１０の温
度上昇が緩やかになり、算出された総熱変位量と実際の
熱変位量との誤差が無視できない程度になることもあ
る。そこで、例えば図３のＳ２３を図１１のように変更
し、各種調整を行えるようにしてもよい。Further, various conditions affect the amount of thermal displacement of the machine tool 10, in addition to the elapsed time required for the main shaft 28 to move a unit distance, the driving time of the main shaft 28, and the like. For example, when the air temperature is relatively low in the morning or the like, the temperature rise of the machine tool 10 becomes gentle, and the error between the calculated total thermal displacement and the actual thermal displacement may not be negligible. Therefore, for example, S23 in FIG. 3 may be changed as shown in FIG. 11 so that various adjustments can be made.

【００５７】すなわち、Ｓ２３ｂでは、Ｓ２３と同様に
総熱変位量を算出する。続くＳ２３ｃでは、ＣＰＵ７２
は、Ｓ２３ｂで算出した総熱変位量に対する調整の要否
を判断する。この要否判断は、（１）操作パネル２２を
介して調整値が入力されている、（２）時刻に対応して
設定された調整値がある、（３）環境温度に対応して調
整値を使用する必要がある、等の条件が成立しているか
否かによってなされる。条件が成立していれば、調整要
（Ｓ２３ｃ：ＹＥＳ）であり、Ｓ２３ｄにて総熱変位量
に調整値を加算あるいは減算して調整する。一方、調整
不要（Ｓ２３：ＮＯ）であれば、Ｓ２３ｂにて算出され
た総熱変位量をそのまま保持してＳ１３（図３）の処理
へ移行する。すなわち、Ｓ２３ｄは変位量調整手段に相
当する処理である。That is, in S23b, the total thermal displacement is calculated as in S23. In the following S23c, the CPU 72
Determines whether adjustment to the total thermal displacement calculated in S23b is necessary. This necessity determination is made as follows: (1) an adjustment value is input via the operation panel 22; (2) an adjustment value is set corresponding to the time; and (3) an adjustment value corresponding to the environmental temperature. Is required depending on whether or not a condition such as a need to be used is satisfied. If the condition is satisfied, it is necessary to make an adjustment (S23c: YES), and an adjustment value is added to or subtracted from the total thermal displacement in S23d to make adjustment. On the other hand, if the adjustment is unnecessary (S23: NO), the process proceeds to S13 (FIG. 3) while keeping the total thermal displacement calculated in S23b. That is, S23d is a process corresponding to the displacement amount adjusting means.

【００５８】この場合、例えば、調整値を時刻に対応し
て定めれば、１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、
算出された総熱変位量と実際の熱変位量との誤差を自動
的に解消することができる。従って、時刻に関わらず常
に正確な総熱変位量を算出することができる。また、調
整値を工作機械１０の環境温度に対応して定めれば、工
作機械１０が設置されている場所の気温すなわち環境温
度に応じて、算出された総熱変位量と実際の熱変位量と
の誤差を自動的に解消することができる。従って、環境
温度に関わらず常に正確な総熱変位量を算出できる。な
お、図３のＳ２１，図８のＳ２１またはＳ２３ａをこの
ように変更しても同様の効果が生じる。In this case, for example, if the adjustment value is determined in accordance with the time, according to the time period of the day (morning, noon, night, etc.),
An error between the calculated total thermal displacement and the actual thermal displacement can be automatically eliminated. Therefore, an accurate total thermal displacement amount can always be calculated regardless of the time. If the adjustment value is determined according to the environmental temperature of the machine tool 10, the calculated total thermal displacement and the actual thermal displacement are calculated according to the temperature at the place where the machine tool 10 is installed, that is, the environmental temperature. Can be automatically eliminated. Therefore, an accurate total thermal displacement can always be calculated regardless of the environmental temperature. Even if S21 in FIG. 3 and S21 or S23a in FIG. 8 are changed in this way, a similar effect is produced.

【００５９】また更に、上記実施の形態では、図３，図
８，または図１１の処理を実行するためのプログラムを
ＣＰＵ７２または８２のＲＯＭに記憶しているが、これ
らのプログラムはフロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の
記憶媒体に記憶しておいてもよいことはいうまでもな
い。この場合、一般のコンピュータ等、任意の制御手段
に上記処理を実行させることができる。Furthermore, in the above embodiment, programs for executing the processing of FIG. 3, FIG. 8, or FIG. 11 are stored in the ROM of the CPU 72 or 82. These programs are stored on a floppy disk or CD. -Needless to say, the information may be stored in a storage medium such as a ROM. In this case, an arbitrary control means such as a general computer can execute the above processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 第１実施例の工作機械の制御系の構成を表す
ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of a machine tool according to a first embodiment.

【図２】 その工作機械のピッチ誤差補正テーブルの構
成を表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a pitch error correction table of the machine tool.

【図３】 その工作機械のＣＰＵが実行する熱変位量算
出処理を表すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a thermal displacement amount calculation process executed by a CPU of the machine tool.

【図４】 最大変位量の算出に使用するグラフの構成を
表す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a graph used for calculating a maximum displacement amount.

【図５】 最大変位量に対応した熱変位量の経時変化を
例示する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram exemplifying a temporal change of a thermal displacement amount corresponding to a maximum displacement amount.

【図６】 熱変位量から総熱変位量を算出する処理を例
示する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a process of calculating a total thermal displacement amount from a thermal displacement amount.

【図７】 第２実施例の工作機械の制御系の構成を表す
ブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of a machine tool according to a second embodiment.

【図８】 その工作機械に接続されたパソコンが実行す
る熱変位量算出処理を表すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating a thermal displacement amount calculation process executed by a personal computer connected to the machine tool.

【図９】 最大変位量の算出に使用する他のグラフの構
成を表す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of another graph used for calculating a maximum displacement amount.

【図１０】 熱変位量から総熱変位量を算出する他の処
理を表す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing another process of calculating the total thermal displacement from the thermal displacement.

【図１１】 熱変位量算出処理の更に他の形態を表すフ
ローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating still another form of the thermal displacement amount calculation process.

【図１２】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a machine tool according to an embodiment and a conventional example.

【図１３】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a machine tool according to an embodiment and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…工作機械 １４…テーブル １６…ＡＴＣマ
ガジン ２０…本体 ２８…主軸 ３０…主軸モータ ３６…ボール
ネジ機構 ３８…Ｚ軸モータ ７０…マイコン部 ７２，
８２…ＣＰＵ ７４，８４…ＲＡＭ ７６，８６…時計 ８０
…パソコンDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Machine tool 14 ... Table 16 ... ATC magazine 20 ... Main body 28 ... Spindle 30 ... Spindle motor 36 ... Ball screw mechanism 38 ... Z-axis motor 70 ... Microcomputer part 72,
82 CPU 74, 84 RAM 76, 86 Clock 80
…computer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 被加工物に加工を施すための加工手段
と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
動手段とを有する工作機械に装備され、該工作機械の熱
変位量を算出する工作機械の熱変位量算出装置であっ
て、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出手段
と、 該駆動状態検出手段の検出結果に基づき、上記駆動手段
が上記加工手段または上記被加工物を単位距離移動させ
るのに要した経過時間を算出する経過時間算出手段と、 同様の駆動状態を続けた場合における上記工作機械の熱
変位の最大値としての飽和熱変位量を、上記算出された
経過時間に基づいて算出する飽和熱変位量算出手段と、 該算出された飽和熱変位量と上記工作機械の駆動時間と
に基づき、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算
出手段と、 を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位量算出装
置。1. A machine tool having machining means for machining a workpiece and driving means for changing a relative position between the machining means and the workpiece, wherein a thermal displacement amount of the machine tool is provided. A drive state detection means for detecting a drive state of the machine tool, wherein the drive means detects the drive state of the machine tool based on a detection result of the drive state detection means. Elapsed time calculation means for calculating an elapsed time required to move the workpiece by a unit distance, and a saturated thermal displacement amount as a maximum value of the thermal displacement of the machine tool when the same driving state is continued, Means for calculating the amount of saturated thermal displacement based on the calculated elapsed time; calculating the amount of thermal displacement of the machine tool based on the calculated amount of saturated thermal displacement and the driving time of the machine tool Means and Thermal displacement amount calculating device for a machine tool, characterized in that there was e. 【請求項２】 上記飽和熱変位量算出手段が、上記経過
時間に対応する飽和熱変位量を算出するに当たって、両
者の対応関係を表す折れ線または曲線からなるグラフを
参照することを特徴する請求項１記載の工作機械の熱変
位量算出装置。2. The method according to claim 1, wherein said saturated thermal displacement calculating means refers to a graph consisting of a polygonal line or a curve representing the correspondence between the two when calculating the saturated thermal displacement corresponding to said elapsed time. 2. The apparatus for calculating a thermal displacement of a machine tool according to claim 1. 【請求項３】 上記飽和熱変位量算出手段及び上記変位
量算出手段が、上記駆動手段が上記加工手段または上記
被加工物を上記単位距離移動させる毎に上記算出を行う
と共に、 上記変位量算出手段が以前に熱変位量を算出していると
き、その熱変位量の影響を上記変位量算出手段が新たに
算出した熱変位量に加算して、現在の上記工作機械の熱
変位量とする変位量加算手段を、 更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の工
作機械の熱変位量算出装置。3. The method according to claim 1, wherein the saturated thermal displacement calculating means and the displacement calculating means perform the calculation each time the driving means moves the processing means or the workpiece by the unit distance. When the means has previously calculated the amount of thermal displacement, the effect of the amount of thermal displacement is added to the amount of thermal displacement newly calculated by the amount of displacement calculating means to obtain the current amount of thermal displacement of the machine tool. 3. The thermal displacement calculating device for a machine tool according to claim 1, further comprising a displacement adding unit. 【請求項４】 上記飽和熱変位量算出手段及び上記変位
量算出手段が、上記加工手段または上記被加工物が低速
で移動し、または完全に停止している場合には、所定時
間毎に上記算出を行うことを特徴とする請求項３記載の
工作機械の熱変位量算出装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein said saturated thermal displacement amount calculating means and said displacement amount calculating means are provided at predetermined time intervals when said processing means or said workpiece is moving at a low speed or completely stopped. The apparatus according to claim 3, wherein the calculation is performed. 【請求項５】 上記工作機械の熱変位量の影響が残存す
る保持時間を記憶する保持時間記憶手段を、更に備え、 上記変位量加算手段が、上記変位量算出手段が算出して
から上記保持時間以上経過した熱変位量は無視して現在
の上記熱変位量を算出することを特徴とする請求項３ま
たは４記載の工作機械の熱変位量算出装置。5. A holding time storing means for storing a holding time in which the effect of the thermal displacement of the machine tool remains, wherein the displacement adding means calculates the displacement after the displacement calculating means calculates the holding time. 5. The thermal displacement calculating device for a machine tool according to claim 3, wherein the current thermal displacement is calculated ignoring the thermal displacement that has elapsed for a time or more. 【請求項６】 上記熱変位量に影響を及ぼす条件に対応
して定められた調整値を、上記変位量算出手段または上
記変位量加算手段によって算出された熱変位量に加算ま
たは減算して上記工作機械の熱変位量とする変位量調整
手段を、 更に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
記載の工作機械の熱変位量算出装置。6. The method according to claim 1, further comprising adding or subtracting an adjustment value determined corresponding to a condition affecting the thermal displacement amount to or from the thermal displacement amount calculated by the displacement amount calculating means or the displacement amount adding means. The apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a displacement amount adjusting means for setting a thermal displacement amount of the machine tool. 【請求項７】 上記調整値は時刻に対応して定められて
いて、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値
を選択して使用することを特徴とする請求項６記載の工
作機械の熱変位量算出装置。7. The machine tool according to claim 6, wherein the adjustment value is determined according to time, and the displacement amount adjusting means selects and uses the adjustment value based on time. Thermal displacement calculator. 【請求項８】 上記調整値は上記工作機械の環境温度に
対応して定められていて、上記変位量調整手段は該環境
温度に基づいて上記調整値を選択して使用することを特
徴とする請求項６記載の工作機械の熱変位量算出装置。8. The adjustment value is determined according to the environmental temperature of the machine tool, and the displacement adjusting means selects and uses the adjustment value based on the environmental temperature. The apparatus for calculating a thermal displacement of a machine tool according to claim 6. 【請求項９】 被加工物に加工を施すための加工手段
と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
動手段とを有する工作機械に対して使用され、該工作機
械の熱変位量を算出するためのコンピュータプログラム
を記憶した記憶媒体であって、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理
と、 該駆動状態検出処理の検出結果に基づき、上記駆動手段
が上記加工手段または上記被加工物を単位距離移動させ
るのに要した経過時間を算出する経過時間算出処理と、 同様の駆動状態を続けた場合における上記工作機械の熱
変位の最大値としての飽和熱変位量を、上記算出された
経過時間に基づいて算出する飽和熱変位量算出処理と、 該算出された飽和熱変位量と上記工作機械の駆動時間と
に基づき、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算
出処理と、 を実行させるコンピュータプログラムを記憶したことを
特徴とする記憶媒体。9. A machine tool having machining means for machining a workpiece, and driving means for changing a relative position between the machining means and the workpiece, wherein a heat source of the machine tool is provided. A storage medium storing a computer program for calculating a displacement amount, wherein a drive state detection process for detecting a drive state of the machine tool, and the drive unit performs the processing based on a detection result of the drive state detection process. Means or an elapsed time calculating process for calculating an elapsed time required to move the workpiece by a unit distance, and a saturated thermal displacement amount as a maximum value of a thermal displacement of the machine tool when the same driving state is continued. Is calculated based on the calculated elapsed time, and the thermal displacement of the machine tool is calculated based on the calculated saturated thermal displacement and the driving time of the machine tool. Storage medium characterized by storing a computer program for executing a displacement amount calculation processing, the to.
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