JPS61192446A - 数値制御工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents
数値制御工作機械の熱変位補正方法Info
- Publication number
- JPS61192446A JPS61192446A JP3379485A JP3379485A JPS61192446A JP S61192446 A JPS61192446 A JP S61192446A JP 3379485 A JP3379485 A JP 3379485A JP 3379485 A JP3379485 A JP 3379485A JP S61192446 A JPS61192446 A JP S61192446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- thermal displacement
- amount
- spindle head
- machine tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
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。
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、数値制御工作機械において、工作物の加工精
度を低下させる熱変位を補正する熱変位補正方法に関す
る。
度を低下させる熱変位を補正する熱変位補正方法に関す
る。
「従来の技術」
従来、この種の補正方法としては、工作機械の発熱部Ｃ
例えば主軸頭）の温度と、工作機械のベース部の温度あ
るいは大気温度とをそれぞれ測定して、これらの温度の
差に応じて、温度差−熱変位関係式を利用して熱変位を
算出して補正するものが知らｎでいるｌ特開昭５７−３
３９３８号公報、特開昭５８−１３２４４１号公報、特
開昭５８−１６００４２号公報）。
例えば主軸頭）の温度と、工作機械のベース部の温度あ
るいは大気温度とをそれぞれ測定して、これらの温度の
差に応じて、温度差−熱変位関係式を利用して熱変位を
算出して補正するものが知らｎでいるｌ特開昭５７−３
３９３８号公報、特開昭５８−１３２４４１号公報、特
開昭５８−１６００４２号公報）。
「発明が解決しようとする問題点」
しかしながら、上記のように大気温（室温）あるいは工
作機械のベース部の温度と発熱部の温度との温度差に応
じて熱変位を算出し補正を行なうＪ５にする場会にに、
機械設置場所周囲の環境条件や機械運転条件に左右さ几
易く、安定性に欠け、十分な補正精度が得られないとい
う問題がある。
作機械のベース部の温度と発熱部の温度との温度差に応
じて熱変位を算出し補正を行なうＪ５にする場会にに、
機械設置場所周囲の環境条件や機械運転条件に左右さ几
易く、安定性に欠け、十分な補正精度が得られないとい
う問題がある。
そこで、本発明者等が、工作機械設置場所各部の温度変
化を実測し九績果、第７図に示すように、地表面（もし
くは地中）の温度が室温あるいは工作機械温度に比べて
安定していることがわかつ九。
化を実測し九績果、第７図に示すように、地表面（もし
くは地中）の温度が室温あるいは工作機械温度に比べて
安定していることがわかつ九。
なお、第７図は、主軸を３００ Ｏｒｐｍ で回転さ
せた時の時間的変化を示し次２つの実測例であり、図中
ａは実測例の地我温度、ｂは実測例の室温、０は実測例
の工作機械温度である。
せた時の時間的変化を示し次２つの実測例であり、図中
ａは実測例の地我温度、ｂは実測例の室温、０は実測例
の工作機械温度である。
本発明は、上記事情に鑑みてなさｆしたもので、その目
的とするところは、機械設置場所周囲の環境条件や機械
運転条件に左右されることなく、発熱部の温度変化に対
応して、精度良（熱変位の補正を行なうことができる数
値制御工作機械の熱変位補正方法を提供することにある
。
的とするところは、機械設置場所周囲の環境条件や機械
運転条件に左右されることなく、発熱部の温度変化に対
応して、精度良（熱変位の補正を行なうことができる数
値制御工作機械の熱変位補正方法を提供することにある
。
「間１点を解決するための手段」
上記目的を達成するために、本発明は、熱変位と密接に
関係する発熱部の温度と、地中あるいは地表面の温度と
をそｎぞＡ検出して、これらの温度差に応じて熱変位量
を算出し、この熱変位量に基づいて工作物と工具との間
の相対位置を補正するものである６、 「８温抱例」 以下、第１図ないし第４図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。
関係する発熱部の温度と、地中あるいは地表面の温度と
をそｎぞＡ検出して、これらの温度差に応じて熱変位量
を算出し、この熱変位量に基づいて工作物と工具との間
の相対位置を補正するものである６、 「８温抱例」 以下、第１図ないし第４図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。
図中１は、工作機械２のペースであり、このペースｌ上
には、コラム３が設けらｎて督り、このコラム３は、ペ
ース１の端部に設置されたコラム駆動用のサーボモータ
４に工っで、２軸（第１図において左右）方向に移動す
る２つに構成されている。また、コラム３には、主軸類
５が投けらｎて督り、この主軸頭５は、コラム３の上部
に設置書九土サーボモータ６によって、Ｙｌｌ！Ｉ（第
１図にお贋で上下）方向に移動するようになっている。
には、コラム３が設けらｎて督り、このコラム３は、ペ
ース１の端部に設置されたコラム駆動用のサーボモータ
４に工っで、２軸（第１図において左右）方向に移動す
る２つに構成されている。また、コラム３には、主軸類
５が投けらｎて督り、この主軸頭５は、コラム３の上部
に設置書九土サーボモータ６によって、Ｙｌｌ！Ｉ（第
１図にお贋で上下）方向に移動するようになっている。
そして、主軸型５には、主軸モータ７によって回転せし
ぬられる主軸８が設けらユており、この主軸ＳＶＣは、
テーブル９上の工作物１０を加工する工具ＴｔｒＳ挿着
さするようになっている。さらに、上記テーブル９く、
ベースｌの一対の案内レール１１に嵌め込ままたテーブ
ル基台１２上に載置されており、このテーブル基台１２
は、ベース１に設けられたテーブル駆動用のサーボモー
タ１３によって、Ｘ軸（第１図において紙面に垂直）方
向に移動する；うになっているう 上記主軸頭５に嫁、第１温度検出器１４が設置されてい
る。、１７？、、上記工作機械２が設置されている床１
５の適宜位置には、！ｉｇｚ図に示すように、凹部１６
が形成さｎており、この凹部１６内には、基準温度とす
る地表面（地中）の温度を検出するｔ４２温度検世９１
１７が配投畜れている。そして、この＠２２温検出器１
７を収容し九凹部１６には蝙銅等の熱伝導率が良好な良
導部材１８が充填さｎており、がつ凹部１６の上面にに
、該凹部１６を覆って、Ｖｒ熱＃１９力Ｓ投けらｎでい
る。
ぬられる主軸８が設けらユており、この主軸ＳＶＣは、
テーブル９上の工作物１０を加工する工具ＴｔｒＳ挿着
さするようになっている。さらに、上記テーブル９く、
ベースｌの一対の案内レール１１に嵌め込ままたテーブ
ル基台１２上に載置されており、このテーブル基台１２
は、ベース１に設けられたテーブル駆動用のサーボモー
タ１３によって、Ｘ軸（第１図において紙面に垂直）方
向に移動する；うになっているう 上記主軸頭５に嫁、第１温度検出器１４が設置されてい
る。、１７？、、上記工作機械２が設置されている床１
５の適宜位置には、！ｉｇｚ図に示すように、凹部１６
が形成さｎており、この凹部１６内には、基準温度とす
る地表面（地中）の温度を検出するｔ４２温度検世９１
１７が配投畜れている。そして、この＠２２温検出器１
７を収容し九凹部１６には蝙銅等の熱伝導率が良好な良
導部材１８が充填さｎており、がつ凹部１６の上面にに
、該凹部１６を覆って、Ｖｒ熱＃１９力Ｓ投けらｎでい
る。
上記各第１％第２−に検出器１４．１７は、熱変位補正
装置２０の一対の増幅器２１．２２及びＡ／Ｄ変換器（
アナログデイジメル変換器）２３゜２４を介して、それ
ぞｎ変位！ｉ演算回路２５に電気的に接続さｔ’してか
り１また、・この変位量演算回路２５ＶＣは、係数設定
回路２６が接続されている。
装置２０の一対の増幅器２１．２２及びＡ／Ｄ変換器（
アナログデイジメル変換器）２３゜２４を介して、それ
ぞｎ変位！ｉ演算回路２５に電気的に接続さｔ’してか
り１また、・この変位量演算回路２５ＶＣは、係数設定
回路２６が接続されている。
そして、ｙ位置演算回路２５は、堵６器２１゜Ａ／Ｄ変
換器２３を介して入力された第１温度検出器１４の検出
値Ｔ、と増幅器２２ 、Ａ ／ Ｄ変換器２４１１ｒ：
介して入力づｎ’ｐｃ第２温度検出器１７の検出値Ｔ２
及び係数設定回路２６に設定された係数ａ ＋ ｈ
ｂ ｒ をｓｚ位量の算定式Δｚ１＝’ｌ ’ Ｃ
Ｔ１− Ｔ２”ｂｌに代入して、熱変位量を算出する
。
換器２３を介して入力された第１温度検出器１４の検出
値Ｔ、と増幅器２２ 、Ａ ／ Ｄ変換器２４１１ｒ：
介して入力づｎ’ｐｃ第２温度検出器１７の検出値Ｔ２
及び係数設定回路２６に設定された係数ａ ＋ ｈ
ｂ ｒ をｓｚ位量の算定式Δｚ１＝’ｌ ’ Ｃ
Ｔ１− Ｔ２”ｂｌに代入して、熱変位量を算出する
。
ここで、実際の熱変位量は、Δ２＝α・ｒＴｌ−Ｔｏ）
・Ｌで衣わぜ（αは線膨張率１／ ’ａｓ ’ Ｌは被
測定物の長さμｍ ｌ、小つ、上記第２温度検出器１
７の検出値で の変動が少なく、初期温度Ｔ。にほぼ等
ま しいとみなぜるので、係数＆ １＊ ｈ １ を適
当に選択す九ば、上記算出した熱変位量Δｚ１ と実際
の熱変位量Δ２は近似的に一致する。上記各係数＆ １
ａ ｂ １ は、あらかじめ実験的に求めておき、必
要に応じて上記係数設定回路２６に設定するようにする
。
・Ｌで衣わぜ（αは線膨張率１／ ’ａｓ ’ Ｌは被
測定物の長さμｍ ｌ、小つ、上記第２温度検出器１
７の検出値で の変動が少なく、初期温度Ｔ。にほぼ等
ま しいとみなぜるので、係数＆ １＊ ｈ １ を適
当に選択す九ば、上記算出した熱変位量Δｚ１ と実際
の熱変位量Δ２は近似的に一致する。上記各係数＆ １
ａ ｂ １ は、あらかじめ実験的に求めておき、必
要に応じて上記係数設定回路２６に設定するようにする
。
このようにして算出された変位量演算回路２５の出力（
補正量）社、数値制御装置２７〃島らの補正許可信号に
基づいて数値制御装置２７に取り込まｎるようになって
いる。ま次、数値制御装置２７は、テープによる指令？
各そ一タ４，６．７゜１３に伝えて自動運転にて工作物
ｌＯの加工制御を行なうものである、 次に、上記のように構成され九熱変位補正装蓋ｆ用いて
、本発明の熱変位補正方法を説明する。
補正量）社、数値制御装置２７〃島らの補正許可信号に
基づいて数値制御装置２７に取り込まｎるようになって
いる。ま次、数値制御装置２７は、テープによる指令？
各そ一タ４，６．７゜１３に伝えて自動運転にて工作物
ｌＯの加工制御を行なうものである、 次に、上記のように構成され九熱変位補正装蓋ｆ用いて
、本発明の熱変位補正方法を説明する。
数値制御装置２７カＳ、あらかじめ入力されているテー
プ指令に基づいて、各モータ４．６．７゜１３を制御し
て、工作物１０を、主軸８の先端に挿着さ、ｒｔ穴工具
ＴｌＩＣよＦ）加工してい（と、主軸８の回転（伴い、
主軸８用の軸受等が発熱することによって、主軸頭５の
温度が上昇し始める。この時、主軸頭５の温には、第１
＠度検出器１４によって検出されていると共に、基準と
なる地表面の温度がｗＪ２温度検出器１７によって検出
されており、各増幅器２１，２２、Ａ／Ｄ変換器２３゜
２４ｆ介して各温度検出器１４．１７の検出値Ｔ１ ＃
Ｔ２ が変位量演算回路２５に入力さ几ているから
、この変位量演算回路２５は、上記各検出値Ｔ１ｊＴ２
及び係数設定回路２６からの各係数ａ１． 、ｂ、
に基づｒて、主軸頭５の１匠上昇による＃１変位貴Δ
ｚ１ ｆ演算している。そして、この熱変位量Δｚ１
は、数値制御装ｆｉ２７からの補正許可信号によって、
数値制御装置２７に取り込ま几て、この熱変位量（補正
量）Δｚ１ に基づいて、数値制御装置２７は、主軸Ｗ
Ｒ５の温度上昇による工具Ｔと工作物１０との相対変位
を補正して、その時の１変状況に応じた加工移動量が制
御される。
プ指令に基づいて、各モータ４．６．７゜１３を制御し
て、工作物１０を、主軸８の先端に挿着さ、ｒｔ穴工具
ＴｌＩＣよＦ）加工してい（と、主軸８の回転（伴い、
主軸８用の軸受等が発熱することによって、主軸頭５の
温度が上昇し始める。この時、主軸頭５の温には、第１
＠度検出器１４によって検出されていると共に、基準と
なる地表面の温度がｗＪ２温度検出器１７によって検出
されており、各増幅器２１，２２、Ａ／Ｄ変換器２３゜
２４ｆ介して各温度検出器１４．１７の検出値Ｔ１ ＃
Ｔ２ が変位量演算回路２５に入力さ几ているから
、この変位量演算回路２５は、上記各検出値Ｔ１ｊＴ２
及び係数設定回路２６からの各係数ａ１． 、ｂ、
に基づｒて、主軸頭５の１匠上昇による＃１変位貴Δ
ｚ１ ｆ演算している。そして、この熱変位量Δｚ１
は、数値制御装ｆｉ２７からの補正許可信号によって、
数値制御装置２７に取り込ま几て、この熱変位量（補正
量）Δｚ１ に基づいて、数値制御装置２７は、主軸Ｗ
Ｒ５の温度上昇による工具Ｔと工作物１０との相対変位
を補正して、その時の１変状況に応じた加工移動量が制
御される。
従って、主軸頭５の温度変化による熱変位が確実に補正
され、工作物１０の加工精度の低下を招くことが１い。
され、工作物１０の加工精度の低下を招くことが１い。
上記効果を示すものが、ｗＩＪ４図の熱変位量の時間変
化を表わし次特性図であり、この図は、主軸８をｓｊ！
際の加工状態に即し九運転条件【第３図参照）に苓づい
て回転させｔ際に、本発明の方法により補正を行なつ九
場合ＩＡＩと補正を行なわなかつ九場合（Ｂｌの主軸端
部の熱変位量を比較し九本のである。図からも明らかな
ように、本発明の補正方法を用いると、熱変位ｔが大幅
に低減さ几ていることがわかる。
化を表わし次特性図であり、この図は、主軸８をｓｊ！
際の加工状態に即し九運転条件【第３図参照）に苓づい
て回転させｔ際に、本発明の方法により補正を行なつ九
場合ＩＡＩと補正を行なわなかつ九場合（Ｂｌの主軸端
部の熱変位量を比較し九本のである。図からも明らかな
ように、本発明の補正方法を用いると、熱変位ｔが大幅
に低減さ几ていることがわかる。
なお、上記！ｉ！捲例においては、第２温度検出器１７
を地表［ｉに設置した場合について説明し九が、第５図
に示すように、床１５に、上記凹部１６の代わりに、該
凹部１６エシ深い検出穴３０を穿設べ・１、 し、かつ検出穴３０の下部に上記第２＠度検出器１７及
び該第２温度検出器１７１に被覆する良導部材１８を設
置すると共に、空気層３１を介して、上記検出穴３０の
上部を断熱材３２で覆つ友構成や、第６図に示すように
、上記空気層３１及び断熱材３２の代わりに、上記床１
５と同等材料本しくに断熱材料からなる充填部材３３を
投けた構成でもよい。
を地表［ｉに設置した場合について説明し九が、第５図
に示すように、床１５に、上記凹部１６の代わりに、該
凹部１６エシ深い検出穴３０を穿設べ・１、 し、かつ検出穴３０の下部に上記第２＠度検出器１７及
び該第２温度検出器１７１に被覆する良導部材１８を設
置すると共に、空気層３１を介して、上記検出穴３０の
上部を断熱材３２で覆つ友構成や、第６図に示すように
、上記空気層３１及び断熱材３２の代わりに、上記床１
５と同等材料本しくに断熱材料からなる充填部材３３を
投けた構成でもよい。
「発明の効果」
以上説明し比ように、本発明は、熱変位と密接に関係す
る発熱部の温度と、地中あるいは地表面の温度とをそれ
ぞれ検出して、これらの温度差に応じて熱変位ｆｉを算
出し、この熱変位量に基づいて工作物と工具どの間の相
対位置を補正するものである牟ら、周囲の環境条件や機
械の運転条件に左右されず安定している地中あるいは地
表面の温度を基準として発熱部との温度差を熱変位量に
変換することによって、熱変形による工作物と工作機械
に挿着さｔｔ：ｅ工具との相対位置の変動？確実に補正
でき、工作物の加工精度を良好な状態に維持できて、不
良品力Ｓ生じることがなく、製品の歩留りが向上すると
いう優ｎた効果を有する。
る発熱部の温度と、地中あるいは地表面の温度とをそれ
ぞれ検出して、これらの温度差に応じて熱変位ｆｉを算
出し、この熱変位量に基づいて工作物と工具どの間の相
対位置を補正するものである牟ら、周囲の環境条件や機
械の運転条件に左右されず安定している地中あるいは地
表面の温度を基準として発熱部との温度差を熱変位量に
変換することによって、熱変形による工作物と工作機械
に挿着さｔｔ：ｅ工具との相対位置の変動？確実に補正
でき、工作物の加工精度を良好な状態に維持できて、不
良品力Ｓ生じることがなく、製品の歩留りが向上すると
いう優ｎた効果を有する。
第１図は本発明の補正方法を実施する数値制御工作機械
の概略構成図、第２図は第２温度検出器の設置状ｉＩを
示す断面図１．第３図は主軸の運転条件を示す特性図、
第４図は肩３図の運転条件下における熱変位量の特性図
、第５図は第２温度検出器の他の８１状態を示す断面図
、第６図は第２温度検出器の、別の設置状、轢を示す断
面図、第７図は工作機械を設置した場所の各部の温度の
時間的変化を示す特性図である。 ５・・・、・・・主軸頭、１０・・・・・・工作物、１
４・・・・・・ｔｌＸ１温度検出器、１７・・・・・・
第２温度検出器、Ｔ・・・・・・工具、Δｚ１ ・・・
・・・熱変位量（補正量）。
の概略構成図、第２図は第２温度検出器の設置状ｉＩを
示す断面図１．第３図は主軸の運転条件を示す特性図、
第４図は肩３図の運転条件下における熱変位量の特性図
、第５図は第２温度検出器の他の８１状態を示す断面図
、第６図は第２温度検出器の、別の設置状、轢を示す断
面図、第７図は工作機械を設置した場所の各部の温度の
時間的変化を示す特性図である。 ５・・・、・・・主軸頭、１０・・・・・・工作物、１
４・・・・・・ｔｌＸ１温度検出器、１７・・・・・・
第２温度検出器、Ｔ・・・・・・工具、Δｚ１ ・・・
・・・熱変位量（補正量）。
Claims (1)
- 主軸頭など熱変位と密接に関係する発熱部の温度と、地
中あるいは地表面の温度とをそれぞれ検出して、これら
の温度差に応じて熱変位量を算出し、この熱変位量に基
づいて工作物と工具との間の相対位置を補正することを
特徴とする数値制御工作機械の熱変位補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3379485A JPS61192446A (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3379485A JPS61192446A (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61192446A true JPS61192446A (ja) | 1986-08-27 |
Family
ID=12396373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3379485A Pending JPS61192446A (ja) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61192446A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4897171A (en) * | 1985-11-26 | 1990-01-30 | Tadahiro Ohmi | Wafer susceptor |
| JPH02298456A (ja) * | 1989-05-09 | 1990-12-10 | Kinugasa Seisakusho:Kk | 工作機械の温度補償装置 |
| KR100970557B1 (ko) | 2003-12-29 | 2010-07-16 | 두산인프라코어 주식회사 | 공작기계의 주축 열변위 보정장치 및 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132441A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-06 | Yamazaki Mazak Corp | 自動熱変位補正装置 |
-
1985
- 1985-02-22 JP JP3379485A patent/JPS61192446A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58132441A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-08-06 | Yamazaki Mazak Corp | 自動熱変位補正装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4897171A (en) * | 1985-11-26 | 1990-01-30 | Tadahiro Ohmi | Wafer susceptor |
| JPH02298456A (ja) * | 1989-05-09 | 1990-12-10 | Kinugasa Seisakusho:Kk | 工作機械の温度補償装置 |
| KR100970557B1 (ko) | 2003-12-29 | 2010-07-16 | 두산인프라코어 주식회사 | 공작기계의 주축 열변위 보정장치 및 방법 |
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