JPS60228055A - 数値制御工作機械における熱寸法変位の補正制御方法 - Google Patents

数値制御工作機械における熱寸法変位の補正制御方法

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JPS60228055A
JPS60228055A JP8491284A JP8491284A JPS60228055A JP S60228055 A JPS60228055 A JP S60228055A JP 8491284 A JP8491284 A JP 8491284A JP 8491284 A JP8491284 A JP 8491284A JP S60228055 A JPS60228055 A JP S60228055A
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JP
Japan
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workpiece
machine
machining
time
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP8491284A
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English (en)
Inventor
Shoji Momoi
桃井 昭二
Shin Hattori
伸 服部
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.)
Yamazaki Mazak Corp
Original Assignee
Yamazaki Mazak Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yamazaki Mazak Corp filed Critical Yamazaki Mazak Corp
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Publication of JPS60228055A publication Critical patent/JPS60228055A/ja
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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
    • G05B2219/49205Compensate with stored values as function of machining time
    • 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
    • G05B2219/49219Compensation temperature, thermal displacement

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】 (a)0発明の技術分野 本発明は、数値制御旋盤等の数値制御工作機械において
機械の立ち上がり時における熱寸法変位の補正制御方法
に関する。
(b)、技術の背景 数値制御工作機械により、ワークを加工する場合、停止
状態の機械を始動して順次加工を行ってゆくと、機械の
各部は加工の継線につれて徐々に暖まり、送りネジやテ
ーブル部分等に熱変位が生じる。乙の熱変位は放置して
おくと100μm程度に達することから、機械が所定の
定常的な運転温度に上昇するまでの時間、定期的にワー
クの加工6寸法を測定し、熱変位によって生しろ加工寸
法の誤差が所定の公差の範囲に収まるように加工寸法を
補正する必要が有る。
(C)、従来技術と問題点 従来、この種の熱変位による加工寸法誤差の補正は、加
ニブログラム中の適宜な位置に寸法測定プログラムを格
納しておき、定期的にワークの加、1寸法を測定して熱
変位に基づく加工誤差を検出して、工具の送り位置を補
正していた。しかし、通常、測定プログラムに基づく測
定作業は比較的多くの時間を要し、機械の立ち上がり時
にその加工寸法誤差を低い範囲に納めようとすると頻繁
に寸法測定を行う必要が生じ、肝心のワークの加工作業
に使える時間が少なくなる不都合が有った。
特に、旋盤のように同一のワークを、毎日、連続的に加
工する乙とが多い場合には、機械の立ち上がりにおける
熱変位はワーク毎にほぼ同一なパターンを辿ることが多
く、機械を立ち上がらせる度毎にワークの測定を繰り返
すことは、加工効率を徒に低めることになりかねず、何
らかの効果的な対策が望まれていた。
こうした乙とは、測定プログラムによらず、作業者が機
械を停止させてワークの加工寸法を手動で測定し、その
値をキーボード等から入力して補正する場合も同様であ
った。
(d)9発明の目的 本発明は、前述の欠点を解消すへく、機械の立ち上がり
に際して、ワークの加工寸法に対する熱変位の影響を測
定しなくとも、専らワークの加工作業のみを実行するこ
とが出来る、極めて効率良い数値制御工作機械における
熱寸法変位の補正制御方法を提供することを目的とする
ものである。
(e)0発明の構成 即ち、本発明は、機械の熱変位に対するワークの加工寸
法の寸法変位の変化量を、機械の立ち上がり時点からサ
ンプリングし、補正量として、所定の時間間隔毎に記録
格納したメモリを設け、後の当該ワークの加工に際して
、前記メモリから当該ワークに対応する補正量を読み出
し、当該読み出された補正量に基づいて、ワークの加工
寸mを補正量のサンプリング時と同期しtコ時間間隔毎
に補正制御し、ワークの加工寸法における機械の熱変位
の影響を排除するようにして構成される。
(f)9発明の実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を、具体的に説明
する。
第1図は本発明が適用される数値制御旋盤の一例を示す
制御ブロック図、第2図(a)は熱変位に対するワーク
の寸法変位の測定結果を示し、(b)はその結果に基づ
く補正量を示す図、第3図は本発明による制御方法を適
用して加工寸法を補正した場合を示す図で、(、)は実
際のワークの寸法変位量を示し、(b)は補正後のワー
クの加工寸法を示す図である。
数値制御工作Ia械である数値制御旋盤1は、第1図に
示すように、主制御部4を有しており、主制御部4には
バス1$2を介してキーボード3、加工プログラムメ玉
り5、工具経路演算部6、機構動作制御部7、寸法補正
量メモリ9、ディスプレイ10、寸法変位演算部11等
が接続している。
なお、機構動作制御部7には、機構部15を構成する刃
物台12、寸法測定装置13等が機構動作制御部7によ
り駆動制御自在に接続している。
数値制御旋盤1は以上のような構成を有するので、数値
制御旋盤1によりワークの加工を行う場合には、主制御
部4は加ニブログラムメモリ5中に格納されtコ加ニブ
ログラムPROを読み出して工具経路演算部6に加工に
際した工具の移動経路PASを演算させ、当該演算され
た移動経路PAsを機構動作制御部7に出力させる。機
構動作制御部7はこれを受けて、刃物台12や主軸を駆
動制御して加ニブログラムPROに指定された所定の加
工を実行してゆく。
1個のワークに関する加工が終了すると、ワークを取り
替えて次のワークに関する加工を加ニブログラムPRO
に基づいて実行してゆくが、数値制御旋盤1をその停止
状態から立ち上がらせた場合には、数値制御旋盤1は加
工作業の進行につれて徐々にその機械温度が上昇し、主
軸や刃物台12等及びその駆動系に熱変位が生じる。こ
の熱変位はワークの加工精度に悪影響を与えるので、定
期的にその熱変位量を測定して工具経路PASを補正す
る必要が有る。従って、同一のワークを同じ加ニブログ
ラムPROにより繰り返し実行する場合には、オペレー
タは、当該ワークの最初の加工における数値fe制御旋
盤1の立ち上がり時に、キーボード3から主制御部4に
熱変位量測定指令HRMを出力し、主制御部4は′これ
を受けて機構動作制御部7に数値制御H2盤1の熱変位
によるワークの加工寸法変位Z1の測定を指令する。
実際、ワークの加工寸法における、目標加工寸法に対す
る寸法変位Z1は機械の熱変位により、第2図(alに
示すように、その立ち上がり時点P1から徐々に増加し
、ある時点P2付近で飽和する。
従って、寸法変位Z1が飽和する時点P2までの寸法変
位Z1を所定の時間間隔Tでサンプリングすることによ
り、その寸法変位Z1はかなり正確に把握することが出
来る。そこで、機構動作制御部7は時点P1から時点P
2までに所定時間間隔T毎に寸法測定装置13を駆動し
てワークの加工寸法を測定し、その測定された寸法変位
Z1を寸法変位演算部11に出力させる。寸法変位演算
部11は、測定された寸法変位Z1のうち、連続した最
新の2回分の測定値をバッファメモリ等の適宜なメモリ
に格納しておき、新たに測定された寸法変位Z1と、当
該新たに測定された寸法変位Z1の直前に測定された寸
法変位Z1の差を寸法補正量ALとしてめ、寸法補正量
メモリ9中に前記新たに測定された寸法変位Z1の測定
時間TO〜TNと共ζこ出力する(なお、第2図(b)
における時間TOは第2図(a)における時点P1に一
致し、また時間TNは時点P2と一致する。)。こうし
て、時点P2までN回、寸法変位Z1をサンプリングす
ると、寸法補正量メモリ9中には、第2図(blに示す
ように、時点P1から時点P2までの時間間隔T毎の寸
法変位Z1の増加分が補正量ALとして格納される。
ある一種類のワークに関する補正量ALが寸法補正量メ
モリ9内に格納されると、後日、同一のワークを加工す
る場合に、オペレータは数値制御族qX1の立ち上がり
に際して、キーボード3から加工すべきワークと加ニブ
ログラムPROを指示する。これを受けて主制御部4C
よ、機構動作制御部7に、寸法補正量メモリ9内に格納
された、これから加工すべきワークに対応した補正量A
Lに基づく加工を指令する。
即ち、機構動作制御部7は機械の立ち上がりに際して、
寸法補正量メモリ・9から加工すべきワークに対応した
補正量ALを読み出して、当該補正量ALに基づいてワ
ークを加工してゆく。寸法補正層メモリ9には既に述へ
たように、当該加工ずへきワークに関する補正量ALが
時間間隔T毎に立ち上がり時点P1から熱変位量が飽和
する時点P2まで、格納されているので、機構動作制御
部7はワークの現実の加工開始時点P1′ (第3図(
al参照)から時間間隔T毎に寸法補正量メモリ9から
対応する時点の補正量ALを読み出して、工具経路演算
部6から出力される工具の移動経路PASを補正する。
これにより、加工中のワークは、時間間隔T毎に数値制
御旋盤1の熱変位に基づく寸法変位Z1の増減分(即ち
、補正量ALに相当する量)だけ寸法変位Z1の変化方
向とは反対の方向[例えば、寸法変位Z1がZ(又はX
)軸方向の+Z(又は−4−X )方向にxltうは増
加した場合には、工具を−Z(又は−X)方向にx1t
!け移動修正する。]に修正された形で加工される。通
常、数値II制御旋盤1の熱変位による寸法変位Zlは
、加工ずへきワークが同じであれば、第3図fatに示
すように、第2図fa)の寸法変位Z11定時とほぼ同
じ変化パターンを辿ることから、このように、寸法補正
量メモリ9内に格納された補正量ALに基づいて、現実
のワークの加工を当該ワークについての寸法測定を行う
ことなく補正制御しても、その加工結果は、第3図fb
lに示すように、目標加工寸法に対して所定の公差AL
C内に納まり、ワークの加工寸法における熱変位の影響
を排除ずろ乙とが出来る。
なお、この熱変位に基づく寸法変位Z1のパターンは各
ワーク毎、各加工内容毎に異なるので、寸法補正量メモ
リ9内には各ワーク毎、各加工内容毎に対応する補正量
AI−を格納してお°く必要が有る。更に、寸法補正量
メモリ9内に補正量ALが格納されたあるワークについ
てめ、当該補正量ALをめる基準となった、寸法変位Z
1の時点P1からP2までの変化状態は、寸法変位演算
部11により補正量ALを順次積算させてゆくことtこ
より、第2図(a)に示すような形で容易にめることが
出来、その結果をディスプレイ10上に表示させること
も当然可能である。
また、寸法測定装置13により行う最初の寸法変位Z1
の測定は、加ニブログラムPRO中で時間T毎に行うよ
うに指示する乙とも、またオペレータが時間T毎にキー
ボード3から寸法変位Z1の測定を指示するようにする
ことも出来、更に、寸法測定装置13を用いる乙となく
、オペレータが手動でワークの寸法を測定し、その結果
をキーボード3から入力して、その測定結果に基づいて
寸法変位演算部1]により補正量ALを演算するように
構成することも出来る。
更に、寸法変位Z1の測定時間は必ずしも一定の間隔で
ある必要は無く、寸法変位Z1のサンプリング時点と、
当該寸法変位Z1からめられた補正量ALに基づく現実
のワークの補正制御の際の制御間隔が同期している限り
、どのようなサンプリングパターンでも良いことは勿論
である。
従って、寸法変位Z1の変化の大きい立ち上がり時点に
おいて短い時間間隔Tでサップリングを行い、その後寸
法変位Z1の変化が小さくなったところで、サンプリン
グの時間間隔Tを長<シ、より正確でしかも寸法補正量
メモリ9を効率良く活用することが出来る測定方法を用
いることが望ましい。
(g)0発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、機械の熱変位
に対するワークの加工寸法の寸法変位Z1の変化量を、
機械の立ち上がり時点P1からサンプリングし、補正量
ALとして、所定の時間間隔T毎に記録格納した寸法補
正量メモリ9等のメモリを設け、後の当該ワークの加工
に際して、前記メモリから当該ワークに対応する補正量
ALを読み出し、当該読み出された補正量ALに基づい
て、ワークの加工寸法を補正量ALのサンプリング時と
同期した時間間隔毎に補正制御し、ワークの加工寸法に
おける機械の熱変位の影響を排除するようにして構成し
たので、ある加工すべきワークについて最初に補正量A
Lをめてメモリ内に格納しておくことにより、後に当該
ワークを加工する際に、機械の立ち上が・りに際して、
ワークの加工寸法に対する熱変位の影響を測定しなくと
も、メモリから当該ワークに関する補正量ALを読み出
して加工寸法を補正することにより、ワークの加工寸法
から機械の熱変位の影響が排除され、機械はその立ち上
がり時点から専らワークの加工作業にのみに使用するこ
とが出来、極めて効率良く数値制御旋盤1等の数値制御
工作機械を稼動させることが出来る・。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用される数値制御旋盤の一例を示す
制御ブロック図、第2図(a)は熱変位に対するワーク
の寸法変位の測定結果を示し、(blはその結果に基づ
く補正量を示す図、第3図は本発明による制御方法を適
用して加工寸法を補正し場合を示す図で、[alは実際
のワークの寸法変位量を示し、(blは補正後のワーク
の加工寸法を示す図である。 1−・・数値制御工作機械(数値制御旋盤)9・・・・
・メモリ (寸法補正量メモリ)T ・・時間間隔 Pl・ 立ち上がり時点 AL・・・・・補正量 Zl・・・・・・寸法変位 出願人 株式会社 山崎鉄工所 代理人 弁理士 相1)伸二 (ほか1名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機械の熱変位に対するワークの加工寸法の寸法変位の変
    化量を、機械の立ち上がり時点からサンプリングし、補
    正量として、所定の時間間隔毎に記録格納したメモリを
    設け、後の当該ワークの加工に際して、前記メモリから
    当該ワークに対応する補正量を読み出し、当該読み出さ
    れた補正量に基づいて、ワークの加工寸法を補正量のサ
    ンプリング時と同期した時間間隔毎に補正制御し、ワー
    クの加工寸法における機械の熱変位の影響を排除するよ
    うにして構成した数値制御工作機械における熱変位寸法
    の補正制御方法。
JP8491284A 1984-04-25 1984-04-25 数値制御工作機械における熱寸法変位の補正制御方法 Pending JPS60228055A (ja)

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JP8491284A JPS60228055A (ja) 1984-04-25 1984-04-25 数値制御工作機械における熱寸法変位の補正制御方法

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Cited By (3)

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JPH02144605A (ja) * 1988-11-26 1990-06-04 Fanuc Ltd 送りねじの熱膨張補正方法
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