JPH02287108A - 熱変形の検出方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分舒〉 本発明は、機械装置の熱変形を検出する検出方法に関す
る。

〈従来の技術〉 工作機械の主軸端位置や三次元測定機の測定子支持部材
の位置は精密位置決めを必要としている。このため、こ
れらの機械装置は熱変位に対して補正を行なうようにな
っている。

従来の熱変位補正では、機械装置の複数箇所に温度セン
サを設け、機械装置の現時点における現温度Ｔ、と、機
械装置の初期状態における初期温度Ｔ０．との温度差を
用いて下記（１）式に基づいて機械装置の変形Δｌを求
めている。

Δ避；Σ（ａ、ｘ　（Ｔ、　　Ｔ、、）　）　・＝　　
（１１ここでａは係数で、数多くの測定例から統計的な
処理をして求めて決定された一定値である。

〈発明が解決しようとする課題〉 従来の熱変位補正によって熱変形の検出を行なった場合
、機械装置の温度が上昇あるいは下降していく過程での
変位呈の検出精度が悪かった（誤差が大きい）。これは
、機械内部に発熱源がある場合に特に顕著であるが、機
械内部の温度分布は、温度の上昇している時期と、安定
している時期と、下降している時期とでそれぞれ異なる
すこめである。

第１図には機械装置としてラムの概略構造を示しである
。ラム１の先端部には軸受２を介して主軸３が回転自在
に支持され、主軸３は駆動モータ４により回転駆動され
る。図中５は中間部分に設けられたインダクトシンスケ
ールである。

主軸３の回転を開始すると軸受２が発熱源となって、イ
ンダクトシンスケール５を基準点としてラム１の先端部
分が温度上昇と共に伸びることになる。

第２図はラム１の先端の温度変化を運転開始時点から測
定した例である。実線が初期値よりの測定温度上昇値で
、点線が伸びの推定量である。

第３図には、運転を開始して軸受２が発熱し、温度が上
昇していく時（第２図で時刻ｔ。

で示す）のラム１の温度分布を示しである。

軸受２の近傍の温度は上昇するが、その周辺にはまだ熱
が伝わらず、急激な温度勾配を持つので温度の割には伸
び量は小さい。

第４図には、運転を継続し温度が安定した時（第２図で
時刻して示す）のラム１内の温度分布を示しである。軸
受２の周辺にまで熱が伝わりなｔ！らかな勾配となる。

運転を停止して温度が下がる時は温度勾配が無くなる形
になっていくので、温度の割には伸び魚は大きいことに
なる。

従って、特定の時点における温度データだけでは、温度
分布の差があり伸びの推定が不正確であった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、温度が上昇
もしくは下降している時であっても熱変形の検出が正確
に行なえる熱変形の検出方法を提供することを目的とす
る。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の熱変形の検出方法は
、機械装置の現時点における現温度と初期状態における
初期温度との第一温度差、及び前記現温度と予め決めら
れた過去の時刻における過去温度との第二温度差を基に
して前記機械装置の熱変形を求めろことを特徴とする。

く実　施　例〉 以下、本発明の熱変形の検出方法を第１図に示したラム
の熱変位補正に適用して具体的に説明する。

第１図において、ラム１の主軸３の近傍のＡ点とインダ
クトシンスケール５の近傍のＢ点とに温度センサ（図示
省略）を設け、制御装置（図示省略）内にそのデータを
入力できろようにした。

予め決めた一定時間手前の温度データＴ。

と、現在の温度データＴとの差を求め、測定点の１度に
基づいて機械装置（ラム１）の伸びの変形量ΔＩを（２
）式によって求める。

Δ４；Σ［ａ、Ｘ　（Ｔ、−Ｔ、、）　Ｘ　（１−ｂ、
Ｘ　（Ｔ、−Ｔ、、）　）　］・・（２） ここでａは前述の（１）式と同様の係数、Ｔは初期温度
値である。またｂも係数である。温度が上界していくと
きｂ１≧０とし、て（Ｔ、−Ｔ、、）は正の数となるの
で、（１−ｂ　Ｘ（Ｔ−Ｔ、、））は１以下となり、温
度勾配に見合う少なめの変形量の推定値となる。逆に温
度が下降していくときは（Ｔ、−Ｔ、、）は負の数とな
るので、（１−ｂ、ｘ　（Ｔ、−Ｔ□））は１より大き
くなり、大きめの変形量の値となる。これにより温度分
布の違いを変形量推定に加味できる。尚、（Ｔ、−Ｔｏ
ｌ’が第一温度差で、（Ｔ、−Ｔｔ、）が第二温度差で
ある。

前述したＡ点の温度をＴ、　、、Ｂ点の温度を−とし、
位置決め点の基準設定時の温度（＝初期値）をそれぞれ
Ｔ。Ａ、Ｔｏ８とした。制御装置内に一分経過毎に温度
を記憶するようにし、十分前までのデータを保存するよ
うにした。

（運転開始時点では、十分前までの温度は開始時点の温
度等しい値とし、−分経過する毎に一つづつ更新する。

）この十分前のデータを’ｒｔＡ’　”ｔｌｌとした。

制御装置内で下記（３）式によって熱変形量△！を推測
する。

Δｊ＝ａＡＸ　（ＴＡ−ＴｏＡ）　Ｘ　（１−ｂＡＸ　
（ＴＡ−Ｔ、Ａ）　）＋ａ、Ｘ　（Ｔ、−Ｔ、。）　Ｘ
　（１−ｂ、Ｘ　（Ｔ、−Ｔ、８）　）　＝（３）ここ
で、”Ａ’　ａＢ”Ａｊ　ｂｌｌはそれぞれ係数である
。従って、（３）式によりΔｌを推測することにより、
温度が上昇していくときは少なめの変形量Δｔとなり、
温度が下降していくときは大きめの変形量Δ！どなる。

従って、温度分布の違いを変形量Δｌの推定に加味する
乙とができ、第２図で破線に示すように、温度の上昇中
は少なめ、温度の下降中は多めの量が推定される。

〈発明の効果〉 本発明の熱変形の検出方法は、予め決められた過去の時
刻における測定温度値との関係を加味して機械装置の熱
変形を求めるようにしたので、温度が上昇していく過程
と下降する過程について変形量が補正される。この結果
、温度が上昇もしくは下降している時であっても熱変形
の検出が正確に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る熱変形の検出方法を実
施する機械装置の平面図、第２図は測定温度と伸び推定
量を表わすグラフ、第３図は温度上昇中の温度分布を表
わすグラフ、第４図は温度安定時の温度分布を表わすグ
ラフである。 図面中、 １はラム、 ２は軸受、 ３は主軸、 ４は駆動モータ、 ５はインダクトシンスケールである。 特許出願 三菱重工業 代　　　　理

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機械装置の現時点における現温度と初期状態における初
   期温度との第一温度差、及び前記現温度と予め決められ
   た過去の時刻における過去温度との第二温度差を基にし
   て前記機械装置の熱変形を求めることを特徴とする熱変
   形の検出方法。