JPS63237104A - 熱変位補正数値制御工作機械 - Google Patents

熱変位補正数値制御工作機械

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JPS63237104A
JPS63237104A JP7293487A JP7293487A JPS63237104A JP S63237104 A JPS63237104 A JP S63237104A JP 7293487 A JP7293487 A JP 7293487A JP 7293487 A JP7293487 A JP 7293487A JP S63237104 A JPS63237104 A JP S63237104A
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JP
Japan
Prior art keywords
sensor
output signal
target movement
movement position
drive
Prior art date
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Pending
Application number
JP7293487A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Fujishima
誠 藤嶋
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DMG Mori Co Ltd
Original Assignee
Mori Seiki Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63237104A publication Critical patent/JPS63237104A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 [産業上の利用分野] 本発明は数値制御工作機械、特に熱変位補正機能を有す
る数値制御工作機械に関する。
[従来の技術] 従来、数値制御工作機械の制御方法としては、セミクロ
ーズトループ方式とフルクローズトループ方式が知られ
ている。
セミクローズトループ方式は、第5図に示すように送り
ネジ1を回転させるサーボモータ2の回転角度をパルス
ジェネレータ、レゾルバ等の検出B3により検出し、N
C制御回路4により数値制御工作機械の位置制御を行う
方法である。
フルクローズトループ方式は第6図に示すようにインダ
クトシン、光学スケール、マグネスケール等のリニアス
ケール5を工作機械に取り付け、移動部6の移動量を直
接検出する方法である。
[発明が解決しようとする問題点] 七ミクキーズドルーブ方式においては使用による摩擦の
結果発熱し、送りネジが熱により伸縮し移動量に狂いが
生じる欠点がある。
また、フルクローズトループ方式においては、高精度の
リニアスケールを用いるため費用が高くつく欠点がある
[問題点を解決する手段] 本発明は、スピンドル及びそのスピンドルを支持するサ
ドルを有するスピンドル部と、被加工物を支持するパレ
ットを有し前記スピンドル部に対して相対的に移動する
被加工物部とを備えた数値制御工作機械において、前記
スピンドル部に取付けられたセンサ又はセンサ被検知部
と、前記被加工物部に取付けられた前記センサに対応す
るセンサ被検知部又は前記センサ被検知部に対応するセ
ンサと、前記スピンドル部又は前記被加工物部を駆動す
る駆動手段と、駆動部の駆動量を検出する駆動量検出手
段と、駆動量検出手段の出力信号及び前記センサの検知
出力信号を入力し、センサがセンサ被検知部を検知する
までの駆動手段の駆動量を検出するセンサ検知駆動量検
出手段と、センサ位置に対応する値を予め設定するセン
サ位置設定手段と、センサ位置設定手段の出力信号及び
センサ検知駆動量検出手段の出力信号を入力し誤差を検
出する誤差検出手段と、目標移動位置を予め設定する目
標移動位置設定手段と、目標移動位置設定手段の出力信
号及びWA差検出手段の出力信号を入力し、目標移動位
置を補正して駆動量を算出し駆動量指令信号として駆動
手段へ出力する位置制御手段とを備える。
[作用] 工作機械の移動に伴いセンサがセンサ被検知部を検出す
ると、センサ検知駆動量検出手段はセンサ検知信号及び
駆動量検出手段の出力に基づきセンサの検知までの駆動
手段の駆動量を検出し、誤差検出手段はその駆動量及び
予め設定されたセンサ位置信号に基づき誤差を検出し、
位置制御手段は前記WA差信号及び予め設定された目標
移動位置信号に基づき目標移動位置信号を補正しそれに
従い駆動手段を駆動する。
[実施例] 以下に本発明にがかる熱変位補正機能を有する数値制御
工作機械(以下単に工作機械という)を、その実施例を
示す図面を参照しつつ説明する。
第1図は本発明工作1械のブロック線図である。
サーボモータなどの駆動手段2はボール(送り)ネジl
によってスピンドル部7を移動させる。スピンドル部7
は、ポールネジlに連結したサドル8、サドル8の上を
前後、上下又回転移動するスピンドル9及びスピンドル
9に固定されたドリルlO等を備える。他方被加工部1
1は被加工物12を支持するパレット13及びパレット
13を回転可能に保持するベッド14等を備える。前記
スピンドル部7は前記被加工物部11に対して相対的に
移動する。
駆動手段2の回転数及び回転角度は公知の駆動量検出手
段3によって検出される。
スピンドル部7にはセンサ又はセンサ被検知部15が取
付けられている0図示実施例においては、サドル8にセ
ンサ被検知部15が取付けられている。
他方、被加工物部11には前記センサ又はセンサ被検知
部15に対応するセンサ被検知部又はセンサ16が取付
けられている0図示実施例ではベッド14にセンサ16
が取付けられている。センサとしては、高層波形近接ス
イッチ、容量形近接スイッチ、磁気形近接スイッチ又は
光学式近接スイッチ等公知のセンサが用いられる。
従って、駆動手段2によりボールネジ1を回転させてい
くと、サドル8が左へ移動し、やがてサドル8に取付け
られたセンサ被検知部15はベッド14に取付けられた
センサ16の存在する位置に到達する。
ここにおいて、センサ16はセンサ被検知部15を検知
し検知信号をセンサ検知駆動量検出手段17へ出力する
。他方駆動量検出手段3の出力信号はセンサ検知駆動量
検出手段17へ出力される。入力された駆動量信号に基
づき、センサ検知駆動量検出手段17は駆動スタートか
らセンサ16がセンサ被検知部15を検知するまでの駆
動量Xを駆動手段2のサーボモータの回転数、回転角度
から検出する。
例えば、スキップ機能を用いる。センサ位置設定手段1
8はセンサ16のある位置に対応する値XQを予め設定
し出力する。誤差検出手段19はこの七ンサ位置信号X
Q及びセンサ検知駆動量検出手段17の出力信号Xを入
力しセンサ16のある位iにおける誤差α0=XO−X
を検出する。すなわち、七ンサ位置信号xaは、常温(
例えば20℃)下において、スタート点からセンサ検知
までの間の駆動手段2の駆動量(サーボモータ回転数、
回転角度)に対応させである。他方センサ検知駆動量検
出手段17の出力信号Xは、現実の温度(通常摩擦熱に
より温度上昇が認められる)下において、スタート点が
らセンサ検知までの間の駆動手段2の駆動量に対応する
。従って現実の温度が常温と異なる場合はボールネジ1
が常温のとさより伸縮するので、その伸縮に対応して、
現実に検出された駆動量が変化する。よって、常温の場
合を前提とする七ンサ位置信号xgと現実の温度下の駆
動量Xからボールネジ1の伸縮程度に対応する誤差α=
!(1−1が検出される。これらの演算は、例えばユー
ザマクロを用いる。
この誤差信号αは位置制御手段20へ入力される。
他方目標移動位置設定手段21はスピンドル9の目標移
動位置X+を駆動手段2の駆動量、実施例の場合はサー
ボモータの回転数及び回転り度として位置制御手段20
へ出力する0位置制御手段20は入力された目標移動位
置信号x直を前記誤差信号αに基づいて補正し駆動量X
として駆動手段2へ入力する。
図示実施例においては、位置制御手段20は目標移動位
置信号X+と誤差信号αを入力し目標移動位置における
誤差α1を算出する目標位置誤差算出手段201を有す
る0例えば次の通りである。@2A図に示すように、ス
タート位置からの距gt xとそれぞれの位置における
熱による誤差は比例すると推定される。従って目標位W
lxIにおける誤差α−はα+ = (x+ / xg
) Xα0で与えられる。この原理を用いて目標位置誤
差算出手段201は目標位置I+における誤差α暮を算
出する。駆動量制御手段202はこの誤差信号αC及び
前記目標移動位置信号xIを入力し、誤差α1を利用し
て目標移動位置KIを補正して駆動量Xを算出し駆動手
段2へ出力する。
駆動手段2はその補正された駆動量に基づきスピンドル
9を正しい目標移動位置に移動させる。補正は、例えば
ワーク座標系シフトを用いる。
次に本発明工作機械の別実施例を第37!lに基づいて
説明する。なお第1図の符号と同じ符号の要素は対応す
る第1図の要素と同様の機能を有する。
ボールネジ1の伸縮率が第2図のように比例せず一様で
ない場合は、複数個のセンサを用いて本発明を実施でき
る。
スピンドル9が移動するにつれて、センサ16,22か
らの各出力は順次センサ検知駆動量検出手段17へ入力
される。センサ検知駆動量検出手段17は駆動量Xを検
出し順次誤差検出手段23へ出力する。
他方目標移動位置設定手段21は目標移動位W1xIを
センサ位置設定手段24へ出力する。七ンサ位置設定手
段24はその目標移動位置x1に応じて、例えばxlに
最も近い場所にあるセンサ22を選びセンサ22の位置
の信号を誤差検出手段23へ出力する。誤差検出手段2
3は入力されている前記駆動量Xとそのセンサ22の位
置信号xg″を比較し誤差α=xO′−Xを算出する。
なお、別のセンサ16の検知出力の場合との区別は、例
えば誤差αの値が異常に大きい場合はセンサ16からの
出力の場合と判断するなどとして区別する。あるいは誤
差検出手段17に目標移動位置)C+を入力し、それに
基づいて区別するなどの方法がある。
このようにして算出された誤差αGは前記実施例の場合
と同じように位置制御手段20によって処理されスピン
ドル9は目標移動位置に正しく位置制御される。
以上述べたいずれの実施例においても一点鎖線300で
囲まれた各手段即ち、センサ検知駆動量検出手段17、
センサ位置設定手段1B、24、g差検出手段19,2
3、目標移動位置設定手段21及び位置制御手段20は
コンピュータによっても実現できる。
第4図はその場合のフローチャートを示す。
[発明の効果] 以上述べたところから明らかなように、本発明によれば
、ポールネジが熱の影響により伸縮してもそれに応じて
目標移動位置を変更することによって制御駆動量を補正
するので高価なスケールを用いることなく正確な位置制
御が可能となる。特に、どのような目標移動位置でも正
確に位置制御できる長所を本発明工作機械は有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明工作機械のブロック図、第2A図は本発
明工作機械の熱変位補正の原理を示すグラフ、第2B図
は本発明工作機械の熱変位補正の原理を示すグラフ、第
3図は本発明工作機械の別実施例を示すブロック図、第
4図は本発明工作機械の作用を示すフローチャート、第
5図は従来の数値制御工作機械の斜視図、第6図は別の
従来の数値制御工作機械の斜視図である。 1 、、、、ポールネジ、2 、、、、駆動手段、3 
、、、、駆動量検出手段、7 、、、、スピンドル部、
8 、、、、サドル、9 、、、、スピンドル、11.
、、、被加工物部、12.、。 、被加工物、13.、、、パレット、14.、、、ベー
ス、15.。 1.センサ被検知部、16,22.、、、センサ、17
.、、、センサ検知駆動量検出手段、18,24.、、
、センサ位置設定手段、19.23.、、、ll$差検
出手段、20.、、、位置制御手段、21.、、、目標
移動位置設定手段、201.、、。 目標位置誤差算出手段、202.、、、駆動量制御手段
代理人  弁理士  束 島 隆 治 第2A図 カ゛るの距堆 第2B図 λクートイ立ti り゛らのy巨責良 第3CIA 第4図 第5rM ]4 1:送りネジ 2: +r−氷゛モータ ーNcI]稚pロ洛 7:スピンドル祁 9:スヒ゛シレル 10;サドIし 第6図 1:水゛−ルネジ     6:tドル2二、五区’!
71合戸      9:ズヒ゛ンドレ3:パルズモー
タ    12:ネ皮加工物4:Nc制を卸卯    
13:パレット5;スケール 手続補正書(自発) 昭和62年5月21日 1、 事件の表示 昭和62年特許願第072934号 2、発明の名称 熱変位補正数値制御工作機械 3、 補正をする者  ・1′に許出願人住所 奈良県
大和郡山市北郡山町106番地名称 、株式会社森精機
製作所 4、代理人 5、 補正の対象 図ihj Δ口亦\ 6、補正の内容 (1)図面、第5図を別紙の通り訂正する。 第5図 1:遵すネジ 2: °す゛−氷氷上モー タ:NC制イ卸ロ烙 7:スピンドル部 9ニスごンVル 10;ドリル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スピンドル及びそのスピンドルを支持するサドル
    を有するスピンドル部と、被加工物を支持するパレット
    を有し前記スピンドル部に対して相対的に移動する被加
    工物部とを備えた数値制御工作機械において、前記スピ
    ンドル部に取付けられたセンサ又はセンサ被検知部と、
    前記被加工物部に取付けられた前記センサに対応するセ
    ンサ被検知部又は前記センサ被検知部に対応するセンサ
    と、前記スピンドル部又は前記被加工物部を駆動する駆
    動手段と、駆動部の駆動量を検出する駆動量検出手段と
    、駆動量検出手段の出力信号及び前記センサの検知出力
    信号を入力し、センサがセンサ被検知部を検知するまで
    の駆動手段の駆動量を検出するセンサ検知駆動量検出手
    段と、センサ位置に対応する値を予め設定するセンサ位
    置設定手段と、センサ位置設定手段の出力信号及びセン
    サ検知駆動量検出手段の出力信号を入力し誤差を検出す
    る誤差検出手段と、目標移動位置を予め設定する目標移
    動位置設定手段と、目標移動位置設定手段の出力信号及
    び誤差検出手段の出力信号を入力し、目標移動位置を補
    正して駆動量を算出し駆動量指令信号として駆動手段へ
    出力する位置制御手段とを備えたことを特徴とする熱変
    位補正数値制御工作機械。
  2. (2)前記位置制御手段は、目標移動位置設定手段の出
    力信号及び誤差検出手段の出力信号を入力し、目標移動
    位置における誤差を算出する目標位置誤差算出手段と、
    目標位置誤差算出手段の出力信号及び目標移動位置設定
    手段の出力信号を入力し目標移動位置信号を補正して駆
    動量を算出し駆動量指令信号として駆動手段へ出力する
    駆動量制御手段とを備えたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の熱変位補正数値制御工作機械。
  3. (3)前記センサの数は少なくとも複数であり、前記セ
    ンサ位置設定手段は目標移動位置設定手段の出力信号を
    入力し、その目標移動位置に応じたセンサ位置信号を出
    力するものであり、前記誤差検出手段は前記目標移動位
    置設定手段の出力信号を入力しその目標移動位置に応じ
    た前記センサ位置信号を選択して誤差を検出することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の熱変
    位補正数値制御工作機械。
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