JP3094178B2 - 工作機械の温度補償装置 - Google Patents
工作機械の温度補償装置Info
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Description
工運転中断による影響を回避する技術に関する。
工具台とを取り付けており、主軸台の主軸で保持された
ワークに対し、工具台に保持される刃具をボールネジ・
ナット機構等により移送させつつ加工を行っている。と
ころで、このような工作機械においては、ワークの加工
動作中に切粉の除去や刃具の交換のために加工動作を中
断しなければならないことがある。
開すると、加工動作の中断中に主軸台や工具台が冷却さ
れているため、これら各部の熱変形により加工寸法精度
の誤差が生じる。
に慣らし運転 (非加工状態での運転) を行い、飽和温度
に達してから加工運転を再開することが通常行われる
が、中断時間が長引いた場合には飽和温度に戻すのに時
間がかかる。加工時と同一速度で慣らし運転した場合、
中断時間と略同一の時間慣らし運転をする必要がある。
て加熱してから加工運転を再開させる等の方式も考えら
れるが、コスト高につき、また運転時と同様の発熱分布
特性を得ることが難しいので良好に補正することが難し
い。本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされた
もので、特別な加熱手段を追加することなく良好な温度
補償機能が得られ、以て、短時間で加工運転を再開でき
るようにした工作機械の温度補償装置を提供することを
目的とする。
工作機械の温度補償装置は、図1に実線で示すように、
工作機械の加工運転の中断を検出する中断検出手段と、
該加工運転の中断時間を計測する計時手段と、中断後に
前記計時手段で検出された中断時間に応じて設定された
時間だけ非加工状態で高速運転させ、発生摩擦熱により
駆動部の温度を加工運転中断前の温度付近まで立ち上げ
た後、加工運転を再開させる制御手段と、を含んで構成
した。
周辺の環境温度を検出する手段を含み、前記制御手段で
設定される時間を該環境温度に応じて補正すると、より
好ましい。
却されて温度が低下し熱収縮する。該中断中の温度の低
下量は中断時間に依存し、一方、中断後の高速慣らし運
転での発熱による温度上昇量も運転時間に依存する。そ
こで、中断後の高速慣らし運転により上昇する駆動部の
温度が中断前の温度付近に達するまでの運転時間を、中
断時間に対応して求めることができる。
中断時間に応じて設定された時間だけ高速で慣らし運転
することにより、駆動部の温度を中断前の温度付近まで
立ち上げることができるので、中断前と同等の平衡した
温度条件で加工運転を再開することができ、寸法精度の
誤差を抑制できる。また、正確には中断中の温度低下量
は、工作機械周辺の環境温度にも多少影響されるので、
該環境温度により補正して高速運転の慣らし運転時間を
設定すれば、寸法精度の誤差をより減少できる。
いて、工作機械 (旋盤) 1のベッド2上には、一端部に
主軸台3が支持されている。該主軸台3は、先端にワー
クWを保持するチャック4を備えた主軸5と、該主軸5
を回転駆動するモータ6と、チャック4の開閉用の油圧
シリンダ (図示せず) 等を備えて構成されている。
には、工具台7が支持されている。該工具台7は、ベッ
ド2に対し主軸5の軸線と平行なZ軸方向に摺動自由な
Z軸スライド8と、Z軸スライド8上にZ軸方向と直角
なX軸方向 (紙面の表裏方向) に摺動自由に保持された
X軸スライド9と、X軸スライド9上に支持され、刃物
10を保持する刃物台11等を備えて構成されている。前記
Z軸スライド8は、Z軸サーボモータ12及びZ軸ボール
ネジ・ナット機構13を介してZ軸方向へ駆動され、、該
X軸スライド9もX軸サーボモータ及びX軸ボールネジ
・ナット機構 (いずれも図示せず) を介してX軸方向へ
駆動される。
ド9は夫々制御装置14からのNCプログラムに応じた制
御信号により駆動され、X軸方向及びZ軸方向の位置を
制御しつつ刃物10を移動し、該刃物10でワークWを所定
形状に切削加工するようになっている。また、前記各部
の駆動用モータは、夫々設定範囲内で駆動速度を可変に
制御でき、例えば、刃物10は通常の加工運転時の速度に
対し、非加工時には高速で移動できるようになってい
る。
御装置14内に、前記NC制御部に加えて加工運転中断に
対処した温度補償制御部が設けられる。図3は該温度補
償制御部の制御ブロック図を示したものである。パワー
スイッチ21からのON,OFF信号がマイクロコンピュ
ータ等で構成される制御回路22に入力され、該制御回路
22は連続加工運転が中断されると該中断時間を計測する
計時手段としてのタイマ23を備えている。一方、工作機
械1の外壁に環境温度を検出する温度検出手段としての
温度センサ24が設けられ、該温度センサ24で検出された
温度信号も前記制御回路22に入力され、後述する温度補
正が行われる。
作機械1の加工運転の中断時間に対し中断後に行われる
高速慣らし運転時間がマップで記憶されている。ここ
で、中断時間と、それに対応する高速慣らし運転時間と
の関係は、次のようにして設定されている。まず、ワー
クの種類別 (加工別も含む) に、該ワークを連続して加
工した後に中断する場合の主軸5部及び工具台4部の温
度と熱変位の状態を調べ、特性曲線を求めておく (図4
のO−A−B−C) 。ここで、連続加工状態とは加工運
転により発熱して温度上昇し、飽和温度に達して平衡状
態にあるときである。飽和温度はワークの種類により加
工負荷が異なるため異なる。例えば、硬いワークは加工
負荷が大きいため、摩擦による発熱量が大きく、その結
果飽和温度も高くなる。したがって、ワークの種類によ
り中断時間に対する熱変位も相違する。
上昇に伴う熱変位の状態を調べ、特性曲線を求めてお
く。ここで、図5に示すように各中断終了時点C1 〜C
N から高速慣らし運転を開始して中断前の温度付近 (D
1 〜DN ) に戻すときの運転時間と熱変位の特性は、中
断時間の長短に関わらず略直線と見做すことができ、ま
た、その勾配も略一定と考えられる。
慣らし運転の運転時間との関係を求めておき、中断時間
をパラメータとして高速慣らし運転の運転時間を設定
し、ROM等に記憶しておく。次に、前記温度補償制御
部による温度補償制御を含む加工制御動作を、図6に示
したフローチャートに従って説明する。
では、工作機械1のパワースイッチ21をONとして慣ら
し運転を行い、工作機械1の各駆動部の温度を飽和温度
まで立ち上げる (図4のO−A間) 。ステップ2では、
慣らし運転が完了したか否かを飽和温度に達したか否か
で判定し、達したと判定された後、ステップ3へ進む。
加工プログラムに従って、ワークWの加工運転を開始す
る。ステップ4では、ワークWの加工運転が中断された
か否かをパワースイッチ21がOFFされたか否かにより
判定する。このステップ4の機能が中断検出手段に相当
する。
は、ステップ5で前記タイマ23を起動させ、中断時間の
計測を開始する。ステップ6では中断が終了したか否か
を、パワースイッチ21がONされたか否かにより判定す
る。ステップ6で中断が終了したと判定されたときは、
ステップ7以降へ進み、高速慣らし運転プログラムを開
始する。
た中断時間t1 と温度センサ24により検出される環境温
度T及びNCプログラムから現在加工中のワークWの種
類を読み込む。ステップ8では、前記中断時間tに基づ
いてROMに記憶されたワークW別の高速慣らし運転時
間の設定マップから、主軸5駆動用モータ6及びZ軸用
サーボモータ12の高速慣らし運転の基本運転時間t02を
検索し、該基本運転時間t02に前記環境温度による温度
補正係数を乗じて最終的な高速慣らし運転時間t2 を設
定する。
Z軸用サーボモータ12を高速で慣らし運転する。尚、Z
軸用サーボモータ12については、Z軸スライド8の移動
範囲が限られているので、所定範囲内で往復動させるよ
うに所定周期で反転駆動させる。ステップ10では、各モ
ータについて、高速慣らし運転の設定時間t2 を経過し
たか否かを判定し、経過した時は夫々モータの駆動を加
工運転時の速度まで落として慣らし運転する。以上ステ
ップ6〜ステップ10の機能が、制御手段に相当する。
を読み込み、加工運転を再開する。かかる構成とすれ
ば、加工運転の中断時間が長引いた場合でも、高速慣ら
し運転により短時間で各駆動部の温度を中断前の温度付
近まで上昇させ、熱変位を安定させた状態で寸法誤差の
発生を抑制しつつ加工運転を再開することができる。
尚、本実施例では主軸回転用とZ軸方向スライド用のモ
ータとを高速慣らし運転するものを示したが、簡易的に
は一方のモータのみを駆動する構成としてもよく、逆
に、その他X軸方向スライド用のモータをも駆動する構
成とすることもできる。
ーバーシュートを抑制するため、終了付近で少し速度低
下させるような高精度な制御を行うこともできる。
作機械の加工運転中断後、中断時間に応じて設定された
時間高速で慣らし運転を行い、中断前の温度付近まで立
ち上げた後、加工運転を再開する構成としたため、寸法
精度誤差を生じない高精度な加工運転を極めて短時間で
再開できるものであり、作業能率が向上する。
の補正を行うことにより、寸法精度誤差をより解消で
き、加工精度をより高められる。
示すブロック図
側面図
図
ト
を示すタイムチャート
ート
Claims (2)
- 【請求項1】工作機械の加工運転の中断を検出する中断
検出手段と、該加工運転の中断時間を計測する計時手段
と、中断後に前記計時手段で検出された中断時間に応じ
て設定された時間だけ非加工状態で高速運転させ、発生
摩擦熱により駆動部の温度を加工運転中断前の温度付近
まで立ち上げた後、加工運転を再開させる制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする工作機械の温度補償
装置。 - 【請求項2】工作機械周辺の環境温度を検出する手段を
含み、前記制御手段で設定される時間は、該環境温度に
応じて補正されてなる請求項1に記載の工作機械の温度
補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04025278A JP3094178B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 工作機械の温度補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04025278A JP3094178B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 工作機械の温度補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05228792A JPH05228792A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3094178B2 true JP3094178B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=12161557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04025278A Expired - Lifetime JP3094178B2 (ja) | 1992-02-12 | 1992-02-12 | 工作機械の温度補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3094178B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102105265A (zh) * | 2008-07-25 | 2011-06-22 | 信越半导体股份有限公司 | 线锯的再次开始运转方法及线锯 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009125905A (ja) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd | 基板加工機の運転制御方法 |
-
1992
- 1992-02-12 JP JP04025278A patent/JP3094178B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102105265A (zh) * | 2008-07-25 | 2011-06-22 | 信越半导体股份有限公司 | 线锯的再次开始运转方法及线锯 |
Also Published As
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|---|---|
| JPH05228792A (ja) | 1993-09-07 |
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