JPS60197346A - 熱変位補正を行う数値制御工作機械 - Google Patents

熱変位補正を行う数値制御工作機械

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JPS60197346A
JPS60197346A JP5154784A JP5154784A JPS60197346A JP S60197346 A JPS60197346 A JP S60197346A JP 5154784 A JP5154784 A JP 5154784A JP 5154784 A JP5154784 A JP 5154784A JP S60197346 A JPS60197346 A JP S60197346A
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JP
Japan
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tool
thermal displacement
control device
machine tool
signal
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Pending
Application number
JP5154784A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Endo
信幸 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP5154784A priority Critical patent/JPS60197346A/ja
Publication of JPS60197346A publication Critical patent/JPS60197346A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49206Compensation temperature, thermal displacement, use measured temperature

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数値制御工作機械における熱変位を補正する
装置にかかわり、特に位相変調信号を利用して数値制御
装置自体とは無関係に工作機械の熱変位補正を行う装置
に関する。
従来の数値制御装置、特にCNCタイプの数値制御装置
を用いた工作機械の工具の熱変位を補正する方式におい
ては、工作機械側に取り付けられた温度センサからの信
号をA/D変換器を介して取り込み数値制御装置の演算
部で演算を行って補正指令信号を与えるようにするもの
である。第1図は、従来の熱変位補正を行う数値制御工
作機械と数値制御装置との関係を示すブロック線図であ
って、以下同図を説明すると11は数値制御装置全体を
示しており同数値制御装置11からはサーボアンプ17
に駆動信号が与えられる。一方、サーボアンプ17から
は工作機械24に取り付けられたZ軸方向の工具の軸移
動を行うためのサーボモータ21に駆動信号を与える。
同サーボモータ21の出力軸にはZ軸方向の位置を検出
するためのレゾルバ22が取り付けられており同レゾル
バ22に対し発振器18からsinωtおよびcosω
tなる90度位相のずれた励磁信号が与えられている。
レゾルバ22からはサーボモータの回転角度θだけ位相
変調された位相変調信号RSが数値制御装置側に与えら
れる。一方、工作機械24に取り付けられた温度検出用
のセンサ23はA/D変換器25を介して数値制御装置
11に入力されている。数値制御装置11は同数値制御
装置の主要部12と同数値制御装置の出力部13に分け
られている。主要部12にはテープリーグ12Bを介し
て工具のZ軸方向に関する移動指令が与えられる。同テ
ープリーグ12Bからの信号は演算部12Aに与えられ
、さらにA/D変換器25からの温度信号も演算部12
Aに与えられる。
演算部12Aからは指令値aが与えられさらに、A/D
変換器25からの信号に応答して補正指令信号Cが出力
部13に夫々与えられる。さらに、出力部13において
は前記レゾルバ22からの位相変調信号R3が波形整形
部19に与えられており同波形整形部19にはさらに発
振器18からの信号が入力されている。そして、波形形
成部19からは前記位相変調信号R5に対応する矩形波
状の信号と前記発振器18からの信号を矩形波状に整形
した信号Refが夫々帰還計数部20に与えられている
。同帰還計数部20はゲート回路20Bおよび現在位置
レジスタ2OAによって構成されている。
ゲート回路20Bにおいてはクロック信号発生部20G
から与えられるクロックパルスCLが入力され基準信号
Refともう一方の信号R3との間に存在するクロック
パルスの数をカウントしてレジスタ20Aの内容とする
ものである。現在位置レジスタ20にの内容と演算部1
2Aから与えられる補正指令信号とは加算部15で加算
される。。信号すは加算部15での加算結果を示してお
りこれはサーボモータ21の現在位置を示すものである
そして、前記演算部12Aから与えられる指令値aに対
し現在位置すが加算部14で減算され誤差指令信号eと
なる。同誤差信号eはD/A変換器16に与えられてア
ナログ信号に変換され前述した如くサーボアンプ17に
入力される。
以上、説明した第1図に示す位置制御装置においては工
作機械24における工具のZ軸方向の熱変位を補正する
ためにその演算部12AにおいてA/D変換器25から
の信号を取り込むよう指令すること、およびそれに基づ
いて補正指令信号Cを発生するための制御プログラムを
必要とするものであった。従って、演算部12Aにおい
ては本来の指令値aを与える演算以外に熱変位に関係す
る制御プログラムを必要としていた。
また、CNCタイプの数値制御装置においても予誌こう
した熱変位補正用のプログラムが組み込まれていない場
合には後から工具に関係する熱変位補正のための指令を
発生させるように組み変えることは困難であった。
本発明は、こうした従来の問題点を解決する新たな制御
方式を提案するものでありで、その目的とするところは
数値制御装置に対し熱変位の補正に関する制御を行わし
めることなく別個に設けられた励磁信号発生手段を用い
て熱変位補正を自動的に行わしめるようにするものであ
る。
第2図は、本発明の一実施例であって数値制御装置50
は主要部51と出力部53とで構成される。
主要部51にはテープリーグー装置51Bからの移動指
令値が演算1部51Aに入力されるようになっている。
出力部13においては演算部51Aからの指令信号とレ
ゾルバ62からのフィードパ・7り指令値fとを加算す
る加算部52および同加算部52の出力信号eをD/A
変換するD/A変換部54とで構成される。なお、前記
レゾルバ62からの位相変m信号R3は波形整形部64
を介して帰還計数部56に入力されるようになっている
。帰還計数部56からは位置フィードバック信号fが出
力され前記のごとく加算部52へ入力されている。
D/A変換器54の出力はサーボアンプ58に与えられ
、さらにZ軸周のモータ60を駆動するようになってい
る。さらにZ軸周のモータ60の出力軸は前記レゾルバ
62を回転せしめるように取りつけられている。この様
子は同図右上に示すように工作機械66において主軸頭
70の上端部にモータ60およびレゾルバ62が取り付
けられているものである。工作機械66はガイド83.
84上を図の紙面垂直方向(Y方向)に移動するコラム
80および81と同コラム80.81の頂部を固定する
ビーム67および同コラム途上にあってコラム80.8
1の間にわたされているクロスレール68上において前
記主軸頭70がX軸方向(図の左右の方向)に移動され
るようになっている。72はへソドであって工具74を
取りつけてZ軸方向にモータ60により移動されること
が可能である。ヘッド72にはさらに工具74を図の矢
印のごとく揺動可能に回動せしめる工具揺動装置および
工具74をその軸のまわりに回転する駆動モータ(図示
せず)が取りつけられている。75は固定テーブル82
上に取りつけられた非加工物であって図示のごとく工具
の揺動および工具の回転により所望の形状に加工される
ことができる。同工作機械66において76および78
は温度の検出部を示しており同図においては、ヘッド7
2上のセンサ76が工具の揺動および回転により熱を発
生し結果として生ずるZ軸方向の工具の伸びに対応する
信号をA/D変換器89に与えるようになっている。一
方、86は本発明で提案される励磁信号発生手段であっ
てその目的は前記レゾルバ62の一次側に対し励磁信号
を与えるものである。この励磁信号は、夫々、sin 
(a+ t+θS)、cos(ωt+θS)で示される
。同励磁信号発生手段86において88はマイクロコン
ピュータユニットを示しており同ユニット88はデータ
メモリ91、プログラムメモリ93、中央処理部85お
よびインターフェース87で構成されている。前述した
如く工作機械66の工具のZ軸方向に関するセンサ76
.78からの信号はA/D変換器89を介しさらにイン
ターフェース87を介してデータメモリ91に取り込ま
れる。中央処理部85においてはプログラムメモリ93
からの命令に基づいてセンサ76.78からの信号を処
理し、その結果をインターフェース87を介しさらにD
/A変換器89Aを介し、さらにアンプ95を介してス
テ・ノブモータ90に与える。ステップモータ90はマ
イクロコンピュータユニット88からの信号を受けて前
記工作機械の温度センサ76.78からの信号に対応す
る量、すなわち、θSだけ回転する。94は前記ステッ
プモータ90に結合されたディファレンシャルレゾルバ
であって同ディファレンシャルレゾルバ94は発信器9
6からの正弦波信号sinωtおよびcosωtにより
入力され且つ前記ステップモータ90の回転量θSを位
相変調せしめるように作用する。従って、その出力は、
前述したごとく5in(ωt+θS)およびcos(ω
t+θS)であって、これらの位相変調信号が前記レゾ
ルバ62の一次側にすなわち励磁信号とし゛て与えられ
るのである。一方、ステップモータ90の回転量は同モ
ータに取り付けられたエンコーダ92により検出され同
エンコーダ92からの信号はインターフェイス87、中
央処理部85を介してデータメモリ91に取り込まれる
ようになっている。
以上第2図について説明した本発明の実施例によれば数
値制御装置50の主要部51および出力部53において
は前記演算部51Aは工作機械66の温度センサ信号が
入力されておらず、従って、演算部51Aにおいては温
度を補正するための制御プログラムを必要としないので
ある。このことは本発明のように励磁信号発生手段86
を設けることにより数値制御装置自体はCNCタイプの
数値装置である必要はなくまたCNCタイプの数値制御
装置であっても温度補正用の制御プログラムを必要とせ
ず従ってその出力部53においても既存の数値制御装置
と同じく波形i形部64および帰還計数部56を備える
だけでよい。すなわち、第2図に示す数値制御装置の演
算部51Aにおいては工作機械66における温度検出用
の信号の有無と無関係に工具に対する位置指令だけを演
算して出力すればよいのである。
以上説明した如く本発明においては第2図に示す励磁信
号発生手段はマイクロコンピュータユニット88と結合
したステンプモータおよびディファレンシャルレゾルバ
からの信号が温度センサからの信号に基づいて位相変調
された信号、すなわち、sin (ωt+θS)および
cos (ω【+θS)を発生するようになっており、
これらの信号をレゾルバ62がその一次側の励磁信号と
して利用するようになっているのである。
本発明によれば工作機械の工具の熱変位補正に関して既
存の数値制御装置にその機能がない場合でもオプション
として励磁信号発生手段を設けることにより所望の補正
を行うことが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のCNCタイプの数値制御装置による熱
変位補正を行う工作機械および制御装置間の結合を示す
ブロック図、第2図は本発明の一実施例を示す工作機械
と数値制御装置の結合を示す制御ブロック図である。 50・・数値制御装置 62・・レゾルバ66・・工作
機械 86・・励磁信号発生手段 88・・マイクロコンピュータ−ユニット90・・ステ
ンプモータ 94・・ディファレンシャル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 工作機械の工具の軸移動乃至回転駆動において
    発生する熱に基づく工具先端位置の熱変位を補正するも
    のにおいて、前記工具に対する位置指令を与える数値制
    御装置と、同数値制御装置からの位置指令に応答して前
    記工具先端を所・定位置に位置付けする前記工具の軸移
    動手段と、同軸移動軸手段に取り付けられ同工具軸移動
    手段によって与えられる工具先端の移動量を位相変調信
    号として検出すると共に同信号を前記数値制御装置にフ
    ィードバンクされるようにした位相変調型の検出器と、
    前記工具の回転駆動部近傍における温度を検知する温度
    検知手段と、前記温度検知手段の出力に応答してその位
    相が変調された励磁信号を与える励磁信号発生手段とを
    備えたことを特徴とする熱変位補正を行う数値制御工作
    機械。
  2. (2) 特許請求の範囲第1項において、前記位相変調
    型の検出器がレゾルバであることを特徴とする熱変位補
    正を行う数値制御工作機械。
  3. (3) 特許請求の範囲第1項において、励磁信号発生
    手段がステップモータとディファレンシャルレゾルバと
    からなることを特徴とする熱変位補正を行う数値制御工
    作機械。
JP5154784A 1984-03-17 1984-03-17 熱変位補正を行う数値制御工作機械 Pending JPS60197346A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4919575A (en) * 1988-05-20 1990-04-24 Toyoda Koki Kabushiki Kaisha Apparatus for compensating for the thermal displacement of the main spindle of a machine tool
US5833407A (en) * 1996-02-19 1998-11-10 Okuma Corporation Method for estimating heat-included displacment in a machine tool

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS536308A (en) * 1976-07-08 1978-01-20 Tsukio Harada Burning tool for ceramic tiles
JPS5416791A (en) * 1977-07-07 1979-02-07 Ikegai Corp Adaptable machine tool

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