201124230 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於補正工具機之機械變位（熱變 位、本身重量變位、水準變位)之機械變位補正系統。 【先前技術】 般而。it行工具機之定位控制之伺服控制裝置係採 用如圖7所示之全閉迴路之反饋控制系統。具體之說明省 略之；圖7所示之伺服控制農置，係基於來自設於移動體i 之位置k測器2之位置反饋資訊(即機械端之位置資訊)、與 從設於飼服馬達3之脈衝編碼器4經由微分運算部5而被反 饋之速度反饋資訊，來控制伺服馬達3之旋轉，藉此以使 移動體i之位置追隨位置指令的方式，進行定位控制。 另，在圖7中，Kp為位置迴路增益，&為速度迴路比例增 益，KV1為速度迴路積分増益，s為拉普拉斯運算子。 如^所述之全閉迴路之反饋控制系統令，係將機械端之 位置資訊作為位置反饋資訊使用，但若因工具機内具有之 主軸或伺服馬達3等之熱源或外界氣體之溫度變化，而使 於工具機之各構造物產生機械變位時，則會導致工具機之 各移動軸之疋位精度或3維空間之工具之定位精度等之靜 態精度惡化。機械變位不僅單由熱變位導致，亦會因本身 重量引起之撓曲或水準變位引起之構造物之撓曲等產生。 又作為工具機之控制系統，在採用圖8所示之半閉迴 路之反饋控制系統之情形下，由於係、使用飼服馬達3之位 置資訊（以脈衝編碼器4檢測之伺服馬達3之旋轉角度）作為 150894.doc 201124230 位置反饋資訊，故靜態精度有進一步惡化之趨勢。再者， 如此之機械變位在機器人等之控制下亦同樣會發生。 該等機械變位引起之靜態精度之惡化，尤其是因熱等發 生之機械變位所引起之靜態精度惡化，係加工誤差增大之 '、因之，且目刖仍為重大之問題。作為該等靜態精 度惡化之對策’迄今為止，已知有於工具機之控制系統設 置熱變位補正系統者’該熱變位補正系統係將溫度感測器 埋入機械中’且基於其溫度資料，使用簡易之算術式推測 機械之熱變位量，並以該變位量使機械座標等移位，藉此 補償機械變位量。該熱變位補正系統之具體例係顯示於圖 9及圖1 〇中。 圖9係橫形综合加工中心機之情形，有溫度感測器23_ 1〜23-10分別配設於機床丨丨、立桎12、可朝χ軸方向移動之 鞍部13、設置有主軸25且可朝z軸方向移動之機頭14、可 朝Y軸方向移動之工作台15 '及載置於工作台15上之工件 W。该等溫度感測器23-1〜23-10，係檢測各構造物（機床 11、立柱12、鞍部13、機頭14 '工作台丨5)及工件w之溫 度，並輸出溫度資料（溫度檢測信號）al〜al〇。 補正裝置24包含：溫度資料輸入部丨6、熱變位量計算部 17、及補正量計算部18。溫度資料輸入部16係從溫度感測 器2 3 -1〜2 3 -10輸入溫度資料a 1〜a i 〇。熱變位量計算部丨7係 基於溫度資料輸入部16所輸入之溫度資料al〜a丨〇 ,而算出 熱所引起之各構造物（機床11、立柱12、鞍部13、機頭 14、工作台1 5)或工件W之變位量。補正量計算部丨8係基於 150894.doc 201124230 熱變位量計算部17所算出之各構造物（機床n、立柱η' 鞍413、機頭14、卫作台15)或工件w之熱變位量，而算出 各移動軸(X軸、Y軸、2軸)之變位量，並將該等變位量之 反號值作爲各移動軸（X軸、γ抽、⑽）之補正量，將該等 補正量發送至切動軸（Χ軸、γ轴、2軸）之舰控制裝置 19、20、21 ° Χ軸之伺服控制裝置19，係在偏差運算部22中，將由補 正量計算部18算出之X轴之補正量卜「·χ轴之變位量」）相 加至X軸位置指令，藉此補正χ軸位置指彳，並運算該補 正後之X軸位置指令與χ軸之位置反冑資訊之偏$。丫車由飼 服控制裝置20’係在偏差運算部22中，將由補正量計算部 18算出之γ軸之補正量卜「_γ軸之變位量」）相加至γ抽位 置指令’藉此補正Υ軸位置指令，並運算該補正後之Υ軸 位置指令與γ軸之位置反饋資訊之偏差。ζ軸伺服控制裝 置21，係在偏差運算部22中，將由補正量計算部18算出之 Ζ軸之補正量（=「-Ζ軸之變位量」）相加至ζ軸位置指令， 藉此補正Ζ軸位置指令，並運算該補正後之ζ軸位置指令與 Ζ軸之位置反饋資訊之偏差。 圖1〇係門形综合加工中心機之情形，有溫度感測器仏 1〜45-8分別配設於機床31、門形立柱32、内藏有主軸“之 溜塊35、工作台37、及載置於工作台37之工件w。該等溫 度感測器45-1〜45-8，係檢測各構造物（機床31、立柱u、 溜塊35、工作台37)及工件W之溫度’並輸出溫度資料（溫 度檢測信號）b卜b8。再者，工作台37可朝χ軸方向移動， 150894.doc 201124230 鞍部3何沿著橫向導軌33朝γ轴方向移動，溜塊35(主轴 3 6)可朝Z軸方向移動。 補正裝置46包含··溫度資料輸入部38 '熱變位量計算部 S'及補正量計算部4G。溫度請輸人部38係從溫度感測 盗45 1 45-8輸入溫度資料bl〜b8。熱變位量計算部％係基 於溫度資料輸人部38所輸人之溫度f㈣七，而算出^ 所引起之各構造物（機床31、立柱32、溜塊h、工作台p) 及工件W之變位量。補正量計算部㈣基於熱變位量計算 部39所算出之各構造物（機床31、立柱32、溜塊35、工作 台37)或工件W之熱變位量，而算出各移動軸(χ軸、γ軸、 Z軸）之變位量，並將該等之變位量之反號值作爲各移動轴 (X軸、Y軸、Z軸）之補正量，將該等補正量發送至各移動 轴（X抽、Y軸、Z軸）之伺服控制裝置41、42、43。 X軸之伺服控制裝置41，係在偏差運算部44中，將由補 正量汁异部4〇算出之X軸之補正量卜「_χ軸之變位量」）相 加至X軸位置指令，藉此補正χ軸位置指令，並運算該補 正後之X軸位置指令與X軸之位置反饋資訊之偏差。γ軸伺 服控制裝置42，係在偏差運算部44中，將由補正量計算部 40算出之Υ軸之補正量（=Γ _γ軸之變位量」）相加至γ軸位 置指令，藉此補正Υ軸位置指令，並運算該補正後之Υ軸 位置指令與γ軸之位置反饋資訊之偏差β Ζ軸伺服控制裝 置4 3 ’係在偏差運异部4 4中’將由補正量計算部4 〇算出之 Ζ軸之補正量（=「-Ζ軸之變位量」）相加至ζ軸位置指令， 藉此補正Ζ軸位置指令，並運算該補正後之ζ軸位置指令與 150894.doc -6 · 201124230 z軸之位置反饋資訊之偏差。 作為使用如此之溫度感測器之熱變位補正系統相關之先 行技術文獻，有下述之專利文獻1〜7。 [專利文獻1]曰本特開平10-6183號公報 [專利文獻2]曰本特開2006-28 1420號公報 [專利文獻3]曰本特開2006-1 5461號公報 [專利文獻4]日本特開2007-15094號公報 [專利文獻5]曰本特開2008-183653號公報 [專利文獻6]日本特開2007-1758 18號公報 [專利文獻7]曰本特開平u_226846號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，由於機械之推測熱變位量所使用之溫度感測器之 個數並非無限制，故難以完全掌握機械之熱變位量。又， 由於先前之方法係根據溫度感測器之檢測值，而推定求得 機械之熱變位模式及熱變位量，故無法完全補償熱變位。 ^ 另方面，以將機械之熱變位作爲儘可能直接之熱 ^位模式為㈣’而提案有記載於上述專利文獻6之發明 難以使外界溫度之變化等所導致之機械之熱變位
It .妾之熱變位模式(排除立柱等之翹曲、傾倒等， 起桓式”且難以完全排除外界溫度之變化所引 之之立柱|之翹曲、傾倒。 因此本發明之課題係趨於上述之 可直接檢測立柱等機械構造二=-:使用 Μ针角度之水準器等傾斜 150894.doc 201124230 角度檢測器的工具機之機械變位補正系統。 再者，上述專利文獻7中提案有使用水準器之發明，該 發明係關於組合水準器與塵電致動器之姿勢控制裝置者， 並非補正機械變位之系統，與本發明之目的不同。 [解決問題之技術手段] 解決上述問題之第！發明之工具機之機械變位補正系 統，其特徵為其係補正工具機之機械變位者，其具備： 傾斜角度檢測器，其係設置於1具機之構造；;上，且檢 測上述構造物之傾斜角度，並輸出傾斜量資料；及 補正裝置’其包含：從上述傾斜角度檢測器輸入上述傾 斜量資料之傾斜量資料輸入部；基於由上述傾斜量資料輸 入部輸人之上述傾斜量資料，算出上述構造物之機械變位 量之機械變位量計算部；及基於由上述機械變位量計算部 算出之上述構造物之機械變位量，算出上述工具機之移動 軸之補正量之補正量計算部。 又，第2發明之工具機之機械變位補正系統，其特徵為 其係補正工具機之機械變位者，其具備： 仴斜角度檢測器，其係設置於上述工具機之構造物上， 且檢測上述構造物之傾斜角度，並輸出傾斜量資料； μ度感測器，其係設置於上述工具機之構造物或工件 上，且檢測上述構造物或上述工件之溫度並輸出溫度資 料；及 補正裝置，其包含：從上述傾斜角度檢測器輸入上述傾 斜量資料之傾斜量資料輸入部；基於由上述傾斜量資料輸 150894.doc 201124230 入部輸入之上述傾斜量資料，算出上述構造物之機械變位 量之機械變位量計算部；基於由上述機械變位量計算部算 出之上述構造物之機械變位量，算出上述工具機之移動轴 之第1補正量之第1補正量計算部；從上述溫度感測器輸入 上述溫度資料之溫度資料輸入部；基於由上述溫度資料輸 入部輸入之上述溫度資料，算出上述構造物或上述工件Z 熱變位量之熱變位量計算部；基於由上述熱變位量計算部 算出之上述構造物或上述工件之熱變位量，算出上述移動 軸之第2補正量之第2補正量計算部；及將由上述第丨補正 里汁算部算出之上述第丨補正量、與由上述第2補正量計算 算出之上述第2補正量相加的補正量加算部。 [發明之效果] 根據第1發明之工具機之機械變位補正系統，备 曲、傾倒等之機械變位（熱變位、 位’或熱變位、本身重量變位、 工具機之構造物傾斜時，可利用 ’可'利用傾斜自磨給泪丨丨毋/ .
本身重量變位或水準變 水準變位之混合）而導致 了貝現南精度之補償系統。
與上述第1 丨位 '本身 :、水準變 150894.doc 201124230 位之混合）而導致工具機之構造 #仏如3? /V · , 1月斜時’可利用傾斜角 广J·水準器)直接掌握該構造物之傾斜量(傾斜角 又因此藉由基於該傾斜角度檢測器直接掌握 之傾斜量資料而算出構造物之機械變位量，可高精度I推 定該機械變位量，從而可基 "搰度地推 ^ , 、βΛ機械變位量，獲得高精度 之移動軸之第1補正量β Λ 且，在第2發明中，對該移動轴之第ι補正量，加上基於 溫度感測器之溫度資料而求得之移動轴之第2補正量了藉 此不僅可對應翹曲或傾倒等之機械變位，亦可對應因教所 導致之構造物或工件之伸長等之熱變位，因此，可獲得更 =度之移動抽之補正量。因此，可實現更高精度之補償 【實施方式】 以下兹基於圖式，詳細地說明本發明之實施形態例。 <實施形態例1> 基於圖1〜圖3，說明本發明實施形態例1之使用水準器之 機械變位補正系統。 如圖1所不，工具機（在圖例中為門形綜合加工中心機） 包含·機床51、工作台52、立柱53、橫向導軌54、鞍部 56、及内藏有主軸58之溜塊57。 機床51上設置有工作台52，於工作台52上載置有工件 W。工作台52藉由送進機構（圖i中省略圖示：參照圖而 月b夠在水平之X軸方向上移動。立柱53係包含水平部 53A、與水平部53A兩側之腳部53B而成之門形者，且以跨 150894.doc •10- 201124230 機床5i的方式配設。橫向導軌54係設於立柱53之前側，藉 由送進機構（省略圖示）而能夠沿著設於立柱53之1面仏之 導軌55於錯直之％轴方向移動。鞍部56係設於橫向導軌54 之前側’藉由送進機構(圖艸省略圖<··參照圖2)而能夠 沿著橫向導軌54於水平之Y抽方向移動。溜塊⑺系設於鞍 部56内，藉由送進機構（圖4省略㈣：參照圖2)而能夠 於鉛直之Z軸方向移動。再者，χ、γ、z軸係相互正交。 且，於該工具機上設有數位水準器61-1〜61_6。水準器 61-1、6卜2係設置於立柱53之上面別之兩端部且檢測因 立柱53之機械變位而產生之立柱53之傾斜之肖&，並將傾 斜量資料（傾斜角度檢測信號）el、e2向補正裝置％(參照圖 2 :詳細後述）輸出。 上述機械變位包含因熱變位、本身重量變位、水準變位 等者。熱變位係由於主軸58或伺服馬達（圖省略圖^， 參照圖2)等之熱源或外界氣體之溫度變化，而於立柱”等 構造物之前後或左右產生溫度差’從而於構造物產生之輕 曲等之機械變位。本身重量變位係因構造物之本身重量= 產生之構造物之翹曲或傾倒等之機械變位。水準變位係因 敷設機床51之水準（基礎）之變化而產生之構造物之翹曲或 傾倒等之機械變位。因此，因機械變位而導致立桎Μ等之 構造物傾斜之情形，存在因熱變位而傾斜之情形、因本身 重量變位而傾斜之情形、因水準變位而傾斜之情形、及因 熱變位、本身重量變位與水準變位之混合而傾斜之情米 水準器61-3係設置於立柱53之側面53c之中 曰』< 兩度位 150894.doc 201124230 置且檢測因立柱53之機械變位而產生之立柱53之傾斜角 度，並將傾斜量資料（傾斜角度檢測信號）c3向補正裝置92 輸出。水準器61_4、61-5係設置於橫向導軌54之上面54a之 兩端部，且檢測因橫向導軌54之機械變位而產生之橫向導 軌54之傾斜角度，並將傾斜量資料（傾斜角度檢測信 號）c4、C5向補正裝置92輸出。水準器6〗_6係設置於鞍部％ 之上面56a，且檢測因鞍部56之機械變位而產生之鞍部％ 之傾斜角纟’並將傾斜量資料(傾斜角度檢測信號)c6向補 正裝置92輸出。 如圖2所示，補正裝置92係使用個人電腦等者，且包含 傾斜量資料輸入部93、機械變位量計算部％、及補正量計 算部95。 傾斜量資料輸入部93係輸入由水準器6M〜61_6輸出之 各構造物（立柱53、橫向導軌54、鞍部56)之傾斜量資料 c 1 〜c 6 〇 機械變位量計算部94係基於由傾斜量資料輸人部％輸入 之各構造物(立柱53、橫向導軌54、鞍部56)之傾斜量資料 (傾❹度檢測值），而算出由傾斜導致之各構造物（立柱 53、検向導執54、鞍部56)之機械變位量。 基於圖3，說日月立柱53之機械變位量之算出例。在叫） 係立柱53之高度㈣，L係立柱53之寬度[m] 0係立 广傾斜角度[radiun卜且，立柱53之機械變 據下述之（1)式算出。 [數1] 150894.doc (1) (1)201124230 θ 有關⑴式之導出係顯示於圖3(b)。在因輕曲或傾倒等而 ;立柱53產生圖3(b)所示之圓弧狀機械變位之情形下若 將圓弧之半徑設為R，則該半徑R、立柱變位量s、及立柱 '度之關係如下述⑺式所示。且，將該⑺式變形成下述 之（3)式、⑷式、（5)式，可導出⑴式。 之 [數2] (R- <5 )2 + H2 = R2 · (2) R - 2R 5 + (5 2 + η2 = R2 * · (3) 2R (S' = 5 2 + |_J2 5¾ LJ2 Η2 _ · · (4) Η2 Η* Θ 2*R 2* 2 * * (5) I Θ 再者⑴式中所用之立柱傾斜角度θ可使用2個水準器 61-1、61-2之傾斜角度檢測值（傾斜量資料ci、⑺之平均 亦可使用其中任意—者。又，在計算立柱此中間之 南度：置之立柱變位量辦，作為立柱傾斜角度θ，係使用 ;1 3之傾斜角度檢測值（傾斜量資料c3)。在計算橫 向導執54之變位量5時，作為橫向導轨傾斜角度θ，可使用 2個水準器 61-4、/τ： -5之傾斜角度檢測值（傾斜量資料c4、 C5)之平均值，亦可使用其中任意-者。在計算鞍部54之 變位量δ時，作為鞍部傾斜角度0，係使用水準器㈤之傾 150894.doc -13· 201124230 斜角度檢測值（傾斜量資料c6)。 如圖2所示，補正量計算部95係基於機械變位量計算部 94所算出之各構造物（立柱53、橫向導軌54、鞍部56)之機 械變位量，而算出各移動軸（χ軸、γ轴、Z軸）之變位量， 並將該等變位量之反號值作爲各移動軸（χ軸、γ軸、2軸） 之補正量，將該等補正量發送至各移動軸（χ軸、丫軸、ζ 軸）之伺服控制裝置81、82、83。即，其係將χ軸之補正量 (=「-X軸之變位量」）向又軸之伺服控制裝置81發送，將γ 轴之補正畺（-「_γ軸之變位量」）向γ轴之伺服控制裝置Μ 發达，將Ζ軸之補正量（=r_z軸之變位量」）向2軸之伺服 控制裝置83發送。再者，在基於構造物之機械變位量計算 移動軸之變位量時，可使用〇)式等之理論式算出，亦可使 用例如表示利用預先試驗或模擬等求得之構造物之機械變 位量、與移動軸之變位量之關係的計算式或表資料等。 如圖2所示，χ軸之送進機構71包含伺服馬達74、減速齒 輪75、；袞珠螺桿76(螺紋部76a、螺母部76b)等。 伺服馬達74係經由減速齒輪75而連結於滾珠螺桿％之螺 紋部76a。滾珠螺桿76之螺紋部7以與螺母部7讣係相互螺 σ ，且螺母部76b係安裝於作爲移動體之工作台52上。 又，工作台52上安裝有位置檢測器77，伺服馬達74上安裝 有脈衝編碼器78。 因此，當伺服馬達74之旋轉力經由減速齒輪乃而傳達至 滾珠螺桿76之螺紋部76a，且螺紋部76a如箭頭A般旋轉 寺，工作台52將與螺母部76b一起向χ軸方向移動。此時， 15 ⑽94.doc -14· 201124230 工作台52之移動位置係藉由位置檢測器77檢測，且該位置 檢測信號被發送至X軸之伺服控制裝置81 (位置反饋）。 又’飼服馬達74之旋轉角度係藉由脈衝編碼器78檢測，且 該旋轉角度檢測信號係經由伺服控制裝置8丨之微分運算部 91，而發送至伺服控制裝置81 (速度反饋）。 伺服控制裝置8 1包含：偏差運算部84 '乘算部85、偏差 運算部86、比例運算部87 '積分運算部88、加算部89、電 流控制部9 0、及微分運算部91。 偏差運鼻部8 4係對從數值控制裝置（省略圖示）發送來之 X軸位置指令，加上從補正裝置92(補正量計算部95)發送 來之X軸補正量（=「-X軸之變位量」），藉此補正上述χ軸 位置指令，並運算該補正後之X軸位置指令、與來自位置 檢測器77之位置反饋資訊之工作台52之位置的差，藉此求 得位置偏差d 1。 乘算部85係藉由對位置偏差dl乘以位置迴路增益Κρ，而 求得速度指令d2。微分運算部91係藉由以時間將脈衝編碼 器78所檢測之伺服馬達74之旋㈣度微分，而求得飼服馬 達74之旋轉速度。偏差運算部％係藉由運算速度指令们、 與微分運算部86所求得之伺服馬達74之旋轉速度的差而 求得速度偏差d3。比例運算部87係藉由對速度偏差们乘以 ，度迴路比例增益Kv，而求得比例該。積分運算㈣係 糟由對速度偏差d3乘以速度迴路積分增益Kw，且將該乘 算值進行m求得積分值d5。加算部89係將比例值 與積分值d5相加而求得扭矩指令d6e電流控制㈣係以使 I50894.doc •15- 201124230 伺服馬達74之扭矩追隨扭矩指令d6的方式，控制向词服馬 達74供給之電流。 因此，該X軸之伺服控制裝置81係以使χ轴之健馬達 74之旋轉速度追隨速度指令们’且工作台52之乂軸方向之 移動位置追隨補正後之冰位置指令的方式進行控制。 再者，對於γ軸與z軸之送進機構72、73及词服控制裝 置82、83之構成’由於料轴之送進機構71及伺服控制裝 置81之構成相同（於相同之構成部分附註相同之符號卜故 省略其詳細之說明。 Y軸之伺服控制裝置82係在偏差運算部84中，對從數崔 控制裝置發送來之γ轴位置指令，加上從補正I置92(補』 量計算部95)發送來之γ軸之補正量（=「々軸之變相 量」），藉此補正上述Υ軸位置指令，並求得補正後之丫朝 位置指令。且’伺服控制裝置82係以使γ軸之飼服馬❹ 之旋轉速度追隨速度指令d2，且鞍部56之丫軸方向之移鸯 位置追隨補正後之γ軸位置指令的方式進行控制。 j z軸之伺服控制裝置83係在偏差運算部84中對從數偵 控制裝置發送來之z軸位置指令，加上從補正裝置92(補正 量計算部95)發送來之Z軸之補正量（=「_z軸之變位量」）， 藉此補正上述z軸位置指令，並求得補正後之2軸位置指 令。且，該伺服控制裝置83係以使z軸之伺服馬達Μ之凝 轉速度追隨速度指令d2，且使溜塊57(主軸58)之2軸方危 之移動位置追隨補正後之Z軸位置指令的方式進行控制。 基於以上所述’根據本實施形態例1之工具機之機械a 150894.doc •16- 201124230 位補正系、统’當因翹曲、傾倒等之機械變位(熱變位或本 身重量變位，或熱變位及本身重量變位）而導致工具機之 構造物（立柱53、橫向導軌54、鞍部56)傾斜時，可利用水 準器61-1〜61-6直接掌握該構造物之傾斜量（傾斜角度卜因 此，藉由基於該水準器61_卜61-6所直接掌握之構造物（立 柱53、橫向導軌54、鞍部56)之傾斜量資料cl〜c6，算出構 造物（立柱53、橫向導軌54、鞍部56)之機械變位量，可高 精度地推定該機械變位量，從而可基於該機械變位量而2 得高精度之移動軸（X軸、γ軸、2軸）之補正量。因此，可 實現高精度之補償系統。 <實施形態例2> 基於圖4〜圖6，說明本發明之實施形態例2之使用水準器 之機械變位補正系統。另，在本實施形態例2之機械變位 補正系統中，針對與上述實施形態例丨之機械變位補正系 統（參照圖1、圖2)相同之部分，附註相同之符號，並省略 重複之詳細說明。 如圖4所示，在本實施形態例2中，對工具機（門形综合 加工中心機）不僅與上述實施形態例1同樣地設置數位水準 器61-1〜61-6 ’亦設置溫度感測器iouMou。 溫度感測器1 01 -1 ' 10 1 -2係設置於立柱5 3之側面53c之上 部與下部’且檢測立柱53之溫度，並將溫度資料（溫度檢 測信號）el、e2輸出至補正裝置92(參照圖5 :詳細後述）。 溫度感測器101-3、101-4係設置於溜塊57之上部與下部， 且檢測溜塊57之溫度’並將溫度資料（溫度檢測信號）e3、 150894.doc 201124230 e4輸出至補正裝置92。溫度感測器工〇 1乃係設置於工作台 52上且檢測工作台52之溫度，並將溫度資料（溫度檢測 乜號）65輸出至補正裝置92。溫度感測器101-6係設置於工 件W上，且檢測工件w之溫度，並將溫度資料（溫度檢測信 號）e6輸出至補正裝置％。溫度感測器⑺卜？、1〇1_8係設置 於機床5 1之前部與後部，且檢測機床5 1之溫度，並將溫度 資料（溫度檢測信號）e7、以輸出至補正裝置92。 如圖5所不，本實施形態例2之補正裝置92不僅係與上述 實施形態例1同樣地包含傾斜量資料輸入部93、機械變位 量計算部94及補正量計算部95(第丨補正量計算部），亦包含 狐度資料輸入部1 〇3、熱變位量計算部丨〇4、補正量計算部 第2補正量計算部）及補正量加算部1〇6。 皿度-貝料輸入部103係輸入從溫度感測器 出之各構造物（立柱53、溜塊57、工作台52、機床51)及工 件W之溫度資料el〜e8。 熱變位量計算部104係基於溫度資料輸入部1〇3所輸入之 各構造物（立柱53、溜塊57、工作台52、機床51)及工件w 之溫度資料（溫度檢測值），而算出各構造物（立柱Μ、溜塊 57、工作台52、機床51)或工件w之熱變位量。 右基於圖6，說明相當於立柱53、溜塊57等之物體1〇7之 熱變位量之算出例，則物體1〇7之熱變位量（熱導致之伸長 1)δ係利用下述之（6)式算出。在圖6及（6)式中，l係物體 1〇7之有效長度[m]，at係物體ι〇7之溫度變化[<)(〕](=τ_ Τ〇) ’ β係物體1 07之線膨脹係數[m/它*m](物體丨〇7之每丨[州 150894.doc 201124230 之1[°C ]變化時之變位量）。又，T係物體107之溫度pc ]， T〇係物體1〇7之基準溫度pc ]。 σ= ΔΤ * L 氺 β · · · (6) 物體107之溫度τ係使用由溫度感測器1 〇 1 -1〜1 〇 1 -8輸入 之溫度資料e 1〜e8。物體1 〇7之基準溫度係預先設定於熱變 位量計算部1〇4。再者’用於計算立柱53之熱變位量之溫 度資料可使用2個溫度感測器1 〇丨_ 1、1 〇丨_2之溫度檢測值 (溫度資料el、e2)之平均值，亦可使用其中任意一者。用 於計算溜塊57之熱變位量之溫度資料可使用2個溫度感測 益101 -3、1 〇 1 _4之溫度檢測值（溫度資料e3、e4)之平均 值，亦可使用其中任意一者。用於計算工作台52之熱變位 量之溫度資料係使用溫度感測器1〇15之溫度檢測值（溫度 貝料e5)。用於計算工件w之熱變位量之溫度資料係使用溫 度感測器1 01-6之溫度檢測值（溫度資料e6) ^用於計算機床 51之熱變位量之溫度資料可使用2個溫度感測器ίο〗·？、 101-8之溫度檢測值（溫度資料e7、e8)之平均值，亦可使用 其中任意一者。 如圖5所示，補正量計算部1〇5係基於熱變位量計算部 1〇4所算出之各構造物（立柱53、溜塊57、工作台52、機床 51)或工件W之熱變位量，而算出各移動軸(X軸、Y軸、Z 軸）之！位里’並將該等變位量之反號值作爲各移動轴（X 軸、Y軸、z轴）之補正量。即，求得χ轴之補正量（=「 軸之文位！」）、γ軸之補正量卜「·Υ軸之變位量」）、及Ζ 軸之補正里（_「_ζ軸之變位量」）。再者，根據構造物之熱 150894.doc •19· 201124230 變位量計算移動軸之變位量，可使用（6)式等之理論式算 出’亦可使用例如表示利用預先試驗或模擬等求得之構造 物之熱變位量、與移動軸之變位量之關係的計算式或表資 料等。 補正量加算部106係將補正量計算部95所算出之各移動 軸(X軸Ύ軸、2軸)之補正量(第】補正量）、與補正量計算 部105所算出之各移動軸(χ軸、γ軸、乙軸)之補正量⑷補 正量）相力π ’並將該相加值分別發送至各移動轴&轴、^ 轴、ζ抽）之伺服控制裝置81、82、83。 即’發达至χ軸之祠服控制裝置81之X軸之補正量，係 第1補正量計算部95所算出之χ軸之第丨補正 量計算㈣所算出之X轴之第2補正量的相加值、。第： Υ軸之健控制裝置82之¥軸之補丨量，係第i補正量計算 部95所算出之γ軸之第i補正量、與第2補正量計算部咖所 算出之Y軸之第2補正量的相加值。發送至2軸之飼服控制 裝置83之Z軸之補正量，係第!補正量計算部％所算出之ζ 軸之第i補正量、與第2補正量計算部1〇5所算出^轴之第 2補正量的相加值。 X軸之㈣控制裝置81之偏差運算部84係對從數值控制 裝置（痛略圖不）發送來之x軸位置指♦，加上從補正裝置 92(曰補正量加算部1〇6)發送來之X軸之補正量（=「-χ軸之變 位量」）’藉此補正上述X軸位置指令，並運算該補正後之 X軸位置指令、與來自位置檢測器77之位置反饋資訊之工 作台52之位置的差，藉此求得位置偏差di。 150894.doc 201124230 y軸之飼服控制裝置82之偏差運算部84係對從數值控制 裝置發送來之γ軸位置指令，加上從補正裝置92(補正量加 算部106)發送來之丫軸之補正f(=「_Y軸之變位量」），藉 此補正上述丫軸位置指令，並運算該補正後之γ轴位置才; 令、與來自位置檢測器77之位置反饋資訊之鞍部56之位2 的差’藉此求得位置偏差dl。 Z軸之伺服控制裝置83之偏差運算部84係對從數值控制 裝置發送來之Z軸位置指令，加上從補正裝置92(補正量加 算部1〇6)發送來之2轴之補正量（=「-z軸之變位量」），藉 此補正上述Z軸位置指令，並運算該補正後之2軸位置指 令、與來自位置檢測器77之位置反饋資訊之工作台叫主 軸58)之位置的差，藉此求得位置偏差di。 綜上所述’根據本實施形態例2之工具機之機械變位補 正系統’與上述實施形態例1同樣，當因魅曲、傾倒等之 機械史位（熱變位或本身重量變位，&熱變位及本身重量 .夂位)而致工具機之構造物(立柱53、橫向導軌54、鞍部 )傾斜時’可利用水準〜61_6直接掌握該構造物之 料量（傾斜角度），因此，基於該水準器δ1•卜仏6所直接 掌握之構造物（立柱53、橫向導執54、鞍部56)之傾斜量資 料^〜C6’算出構造物（立柱53、橫向導軌54、鞍部56)之機 械餸位ϊ，藉此可高精度地推定該機械變位量，從而可基 於錢械.：§：位！ ’獲得高精度之移動軸（X軸' Y轴、Z 之第1補正量。 且，本實施形態例2，藉由對該移動軸（X軸、Y轴、Z軸） 150894.doc -21 · 201124230 之第1補正量’加上基於溫度感測器lObi〜1〇1·8之溫度資 料el〜e8而求得之移動軸（X軸、γ軸、ζ轴）之第2補正量， 不僅可對應翹曲或傾倒等之機械變位，亦可對應熱導致之 構造物（立柱53、溜塊57、工作台52、機床51)或工件W之 伸長等之熱變位，因此，可獲得更高精度之移動轴（χ軸、 Y軸、Z軸）之補正量。從而，可實現更高精度之補償系 統。 再者，上述實施形態例1、2係使用水準器，但並非限定 於此/、要此夠直接彳《測工具機之構造物之傾斜角度，亦 可使用水準器以外之傾斜角度檢測器。 [產業上之可利用性] 本發明係關於工具機之機械變位補正系統者，可有用地 適用於補正工具機之立柱等產生之機械變位（熱變位、本 身重量變位、水準變位）的情況。 【圖式簡單說明】 圖1係關於本發明實施形態例丨之使用水準器之機械變位 補正系統的圖，且係顯示上述水準器之配置之工具機（門 形綜合加工中心機）之立體圓。 圖2係關於本發明實施形態例！之使用水準器之機械變位 補正系統的圖，且係顯示補正裝置側之構成之圖。 圖3(a)、（b)係顯示傾斜所引起之機械變位量之計算例之 圖。 圖4係關於本發明實施形態例2之使用水準器之機械變位 補正系統的圖，且係顯示上述水準器之配置之工具機（門 I50894.doc -22- 201124230 形綜合加工中心機）之立體圖。 圖5係關於本發明實施形態例2之使 β τ / 準益之機械變仿 補正系統的圖’且係顯示補正裝置側之構成之圖 圖6係顯示溫度變化所引起之熱變位昔夕4曾 至< 6Τ异例之圖。 圖7係顯示全閉迴路之伺服控制裝置（反饋控制系）之 成之方塊圖。 構 圖8係顯示半閉迴路之伺服控制裝置（反饋控制系）之構 成之方塊圖。 圖9係顯示先前之使用溫度感測器之熱變位補正系統之 構成例的圖。 圖10係顯示先前之使用溫度感測器之熱變位補正系統之 另一構成例的圖。 【主要元件符號說明】 51 機床 52 工作台 53 立柱 53Α 水平部 53a 前面 53B 腳部 53b 上面 53c 側面 54 橫向導執 54a 上面 55 導軌 150894.doc •23· 201124230 56 鞍部 56a 上面 57 溜塊 58 主軸 61 -1 〜61 -6 水準器 71 ' 72 ' 73 送進機構 74 伺服馬達 75 減速齒輪 76 滾珠螺桿 76a 螺紋部 76b 螺母部 77 位置檢測器 78 脈衝編碼器 81 、 82 、 83 伺服控制裝置 84 偏差運算部 85 乘算部 86 偏差運算部 87 比例運算部 88 積分運算部 89 加算部 90 電流控制部 91 微分運算部 92 補正裝置 93 傾斜量資料輸入部 •24- 150894.doc 201124230 94 機械變位量計算部 95 補正量計算部 101-1 〜101-8 溫度感測益 103 溫度資料輸入部 104 熱變位量計算部 105 補正量計算部 106 補正量加算部 cl 〜c6 傾斜量資料（傾斜角度檢測信號） e 1 〜e8 溫度資料（溫度檢測信號） W 工件 150894.doc 25-