JP2012240137A - Method and device for correcting thermal displacement of machine tool - Google Patents

Method and device for correcting thermal displacement of machine tool Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for correcting thermal displacement of a machine tool, capable of executing highly reliable thermal displacement correction for thermal deformation of the machine tool.SOLUTION: First thermal displacement estimation processing is shorter in processing time than second thermal displacement estimation processing, and a thermal displacement estimated value has real-time performance. Thus, it is continuously executed from the machining start of a workpiece (steps S1 to S4). On the other hand, the second thermal displacement estimation processing is longer in processing time than the first thermal displacement estimation processing because of the necessity for processing much information. However, since a thermal displacement estimated value is reliable all the more for the processing of much information, the processing it is periodically executed from the machining start of the workpiece W (steps S5 to S7). Thus, the thermal displacement estimated value by the first thermal displacement estimation processing is monitored on the basis of the thermal displacement estimated value by the second thermal displacement estimation processing, and the mutual complement between the first and the second processing leads to enhancement of reliability of thermal displacement estimated value.

Description

本発明は、工作機械における熱変位補正方法および熱変位補正装置に関する。   The present invention relates to a thermal displacement correction method and a thermal displacement correction apparatus for a machine tool.

工作機械は、制御装置により各駆動軸を位置制御することにより工作物の加工を行っている。この工作機械において、工具による加工やモータの回転等の内的要因による発熱および設置環境の室温変動等の外的要因による熱伝達により、構造体が熱変形することがある。構造体の熱変形は、加工位置に影響を及ぼすため、加工精度の低下を招来するおそれがある。   A machine tool processes a workpiece by controlling the position of each drive shaft by a control device. In this machine tool, the structure may be thermally deformed due to heat generation due to internal factors such as machining by tools and rotation of the motor, and heat transfer due to external factors such as room temperature fluctuations in the installation environment. Since the thermal deformation of the structure affects the processing position, the processing accuracy may be reduced.

そこで、例えば、特許文献１には、ニューラルネットワークの学習機能を利用して、工作機械における熱変位を高精度に補正する方法が開示されている。この方法は、工作機械の各部に配置された複数の温度測定手段の出力と、テーブル上に配置された位置測定手段の出力とから、ニューラルネットワーク理論に基づいて、各温度測定手段の出力に対応する工作機械の熱変位量を予測する教師データのテーブルを作成する。そして、工作物の加工時に、各温度測定手段の出力から、データテーブルに基づいて工作機械の熱変位量を予測する。その予測結果に基づいて工作機械の動きを補正する。   Thus, for example, Patent Document 1 discloses a method of correcting a thermal displacement in a machine tool with high accuracy using a learning function of a neural network. This method corresponds to the output of each temperature measuring means based on the neural network theory from the output of a plurality of temperature measuring means arranged in each part of the machine tool and the output of the position measuring means arranged on the table. Create a teacher data table that predicts the thermal displacement of the machine tool. Then, when machining the workpiece, the thermal displacement amount of the machine tool is predicted based on the data table from the output of each temperature measuring means. The movement of the machine tool is corrected based on the prediction result.

また、例えば、特許文献２には、ニューラルネットワークを用いて熱変位量を補正することにより高い加工精度を確保することができる工作機械が開示されている。この工作機械は、機械部の各要素部分に配置された温度センサからの温度情報を温度記憶手段に記憶し、また、この時の各軸の熱変位量を熱変位量記憶手段に記憶する。そして、温度記憶手段からの温度情報を入力し、熱変位量記憶手段から熱変位量を教師データとして入力し、ニューラルネットワークにて学習を行って関数を同定する。そして、実際の制御時には、関数および温度センサからの温度情報に基づいて機械部の熱変位量推論値を求め、この推論値に基づいて各軸の熱変位量の補正値を求める。この補正値に基づいて各軸の移動量を補正する。   Further, for example, Patent Document 2 discloses a machine tool that can ensure high machining accuracy by correcting the amount of thermal displacement using a neural network. This machine tool stores the temperature information from the temperature sensor arranged in each element part of the machine part in the temperature storage means, and also stores the thermal displacement amount of each axis at this time in the thermal displacement amount storage means. Then, the temperature information from the temperature storage means is input, the thermal displacement amount is input from the thermal displacement amount storage means as teacher data, and learning is performed by a neural network to identify the function. At the time of actual control, a thermal displacement amount inference value of the mechanical unit is obtained based on the function and temperature information from the temperature sensor, and a correction value of the thermal displacement amount of each axis is obtained based on the inference value. Based on this correction value, the movement amount of each axis is corrected.

また、例えば、特許文献３には、ニューラルネットワークを用いて、工作物の生産性を低下させることなく、高い精度の熱変位補正が可能な熱変位補正装置が開示されている。この熱変位補正装置は、工作機械各部の温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値を用いて工具と工作物との熱変位の補正量を演算する。教師データ記憶部から読み出した熱変位および温度情報を教師データとして学習することにより、ニューラルネットワーク定数値を調整する。そして、工作物の加工時に、各温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値に基づいて工作機械の熱変位量を演算する。その演算結果に基づいて工作機械の動きを補正する。   Further, for example, Patent Document 3 discloses a thermal displacement correction device that can perform thermal displacement correction with high accuracy without using a neural network to reduce the productivity of a workpiece. This thermal displacement correction device receives temperature information from temperature sensors in each part of the machine tool and calculates a correction amount of thermal displacement between the tool and the workpiece using a neural network constant value. The neural network constant value is adjusted by learning the thermal displacement and temperature information read from the teacher data storage unit as teacher data. When machining the workpiece, the temperature information is received from each temperature sensor, and the thermal displacement amount of the machine tool is calculated based on the neural network constant value. Based on the calculation result, the movement of the machine tool is corrected.

特開平６−８１０７号公報JP-A-6-8107 特開平７−７５９３７号公報JP 7-75937 A 特開平１１−１１４７７６号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-114776

上述の各特許文献に記載のニューラルネットワークを用いた熱変位補正では、未学習の教師データに対しては、数学的に熱変位補正の精度の保証が得られない。また、学習のノウハウが必要であり、過学習や局所解等により安定した学習結果が常に得られるとは限らない。また、熱変位箇所の寸法や物性値等の物理設計情報が何も盛り込まれておらず、あくまで測定データに対する数字合わせに過ぎないという問題がある。   In the thermal displacement correction using the neural network described in each of the above patent documents, it is not possible to mathematically guarantee the accuracy of the thermal displacement correction for unlearned teacher data. Moreover, learning know-how is necessary, and stable learning results are not always obtained by over-learning, local solutions, or the like. In addition, there is a problem that physical design information such as dimensions and physical property values of the thermal displacement portion is not included, and is merely a numerical alignment with the measurement data.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械の熱変形に対し信頼性の高い熱変位補正が可能な工作機械の熱変位補正方法および熱変位補正装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a thermal displacement correction method and a thermal displacement correction apparatus for a machine tool capable of performing highly reliable thermal displacement correction with respect to thermal deformation of the machine tool. With the goal.

（工作機械の熱変位補正方法）
（請求項１）本発明の工作機械の熱変位補正方法は、工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、を備える。 (Machine tool thermal displacement compensation method)
(Claim 1) A method for correcting a thermal displacement of a machine tool according to the present invention is at least different 2 capable of estimating the thermal displacement of the machine tool based on temperature information from a temperature sensor arranged at a predetermined part of the machine tool. A method of correcting the thermal displacement of the machine tool generated during machining of a workpiece using a type of thermal displacement estimation process, wherein the heat of which processing time is short among the two types of thermal displacement estimation processes. A first thermal displacement estimation process executing step for continuously executing the displacement estimation process from the start of machining the workpiece, and a thermal displacement estimation process having a long processing time among the two types of thermal displacement estimation processes. A second thermal displacement estimation process execution step executed every predetermined time from the start of processing of the object, a first thermal displacement estimation value obtained in the first thermal displacement estimation process execution step, and the second thermal displacement estimation process execution Second thermal displacement estimate obtained in the process The difference between the thermal displacement estimated value obtained in the thermal displacement estimated value comparing step and the thermal displacement estimated value comparing step is compared with a threshold value which is a preliminarily stored thermal displacement allowable range of the machine tool. When the value is within the threshold value range, the correction value calculation step for obtaining a correction value for the command position of the moving body of the machine tool by the NC program based on the first estimated thermal displacement value is obtained in the correction value calculation step. When the difference between the correction step for correcting the command position by the correction value and the thermal displacement estimated value obtained in the thermal displacement estimated value comparing step is outside the threshold value range, the machining is stopped. A stopping step.

（請求項２）また、前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析であるとよい。   (Claim 2) The thermal displacement estimation process executed in the first thermal displacement estimation process execution step is artificial intelligence or statistical processing, and the heat executed in the second thermal displacement estimation process execution step. The displacement estimation process may be physical structure analysis.

（工作機械の熱変位補正装置）
（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置は、少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、を備える。 (Machine tool thermal displacement compensation device)
(Claim 3) The thermal displacement correction apparatus for a machine tool according to the present invention uses a thermal displacement estimation process capable of estimating at least two different types of thermal displacement, and generates thermal displacement of the machine tool during machining of the workpiece. And a temperature sensor disposed at a predetermined part of the machine tool, and based on temperature information from the temperature sensor, the processing time is short among the two types of thermal displacement estimation processes. Based on the temperature information from the first thermal displacement estimation processing execution means and temperature information from the temperature sensor, the thermal displacement estimation processing is performed out of the two types of thermal displacement estimation processing. Second thermal displacement estimation processing execution means for executing thermal displacement estimation processing for a long time every predetermined time from the start of machining of the workpiece, and threshold storage for storing a threshold that is an allowable range of thermal displacement of the machine tool Means and the first heat The difference between the first thermal displacement estimated value obtained by the position estimating process executing means and the second thermal displacement estimated value obtained by the second thermal displacement estimating process executing means is obtained and stored in the threshold storage means. When the difference between the thermal displacement estimated value comparing means for comparing with the threshold value and the thermal displacement estimated value obtained by the thermal displacement estimated value comparing means is within the threshold value range, A correction value calculating means for obtaining a correction value for the command position of the moving body of the machine tool by the NC program, a correction means for correcting the command position by the correction value obtained by the correction value calculating means, and the heat Machining stop means for stopping the machining when a difference between estimated thermal displacement values obtained by the displacement estimated value comparison means is outside the range of the threshold value.

（請求項１）本発明によると、第１熱変位推定処理は、第２熱変位推定処理よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物の加工開始から継続的に実行される。一方、第２熱変位推定処理は、多くの情報を処理する必要があるため第１熱変位推定処理よりも処理時間が長いが、多くの情報を処理する分、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。これにより、第１熱変位推定処理による熱変位推定値を、第２熱変位推定処理による熱変位推定値で監視することができ、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。   (Claim 1) According to the present invention, the first thermal displacement estimation process has a shorter processing time than the second thermal displacement estimation process, and the thermal displacement estimation value has real-time characteristics. To be executed. On the other hand, since the second thermal displacement estimation process needs to process a lot of information, the processing time is longer than that of the first thermal displacement estimation process. Therefore, it is periodically executed from the start of machining the workpiece W. Thereby, the thermal displacement estimated value by the 1st thermal displacement estimation process can be monitored by the thermal displacement estimated value by the 2nd thermal displacement estimation process, and it can mutually complement and improve the reliability of a thermal displacement estimated value. It becomes possible.

（請求項２）第１熱変位推定処理として、人工知能もしくは統計処理を行うことにより、リアルタイムに熱変位推定値を得ることができる。また、第２熱変位推定処理として、物理構造解析を行うことにより、信頼性の高い熱変位推定値を得ることができる。   (Claim 2) By performing artificial intelligence or statistical processing as the first thermal displacement estimation processing, the thermal displacement estimation value can be obtained in real time. In addition, a highly reliable thermal displacement estimated value can be obtained by performing a physical structure analysis as the second thermal displacement estimating process.

（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置によれば、上述した工作機械の熱変位補正方法における効果と同様の効果を奏する。   (Claim 3) According to the thermal displacement correction apparatus for a machine tool of the present invention, the same effects as those in the above-described thermal displacement correction method for a machine tool can be obtained.

本発明の実施の形態に係る工作機械の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing the whole machine tool composition concerning an embodiment of the invention. 図１の工作機械の概略構成および熱変位補正装置を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the machine tool of FIG. 1, and a thermal displacement correction apparatus. 図２の熱変位補正装置の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the thermal displacement correction apparatus of FIG. 第１および第２熱変位推定値と閾値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the 1st and 2nd thermal displacement estimated value and a threshold value.

（１．工作機械の機械構成）
工作機械１の一例として、横型マシニングセンタを例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。つまり、当該工作機械は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）および鉛直方向の回転軸（Ｂ軸）を有する工作機械である。 (1. Machine configuration of machine tool)
As an example of the machine tool 1, a horizontal machining center will be described as an example and will be described with reference to FIGS. That is, the machine tool is a machine tool having three rectilinear axes (X, Y, Z axes) orthogonal to each other and a vertical rotation axis (B axis) as drive axes.

図１および図２に示すように、工作機械１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、ターンテーブル６０と、複数の温度センサ７０と、制御装置８０と、熱変位補正装置９０とから構成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the machine tool 1 includes a bed 10, a column 20, a saddle 30, a rotating spindle 40, a table 50, a turntable 60, a plurality of temperature sensors 70, and a control device. 80 and a thermal displacement correction device 90.

ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状派矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。   The bed 10 has a substantially rectangular shape and is disposed on the floor. However, the shape of the bed 10 is not limited to a rectangular shape. On the upper surface of the bed 10, a pair of X-axis guide rails 11 a and 11 b on which the column 20 can slide is formed in parallel to each other so as to extend in the X-axis direction (horizontal direction). Further, the bed 10 is provided with an unillustrated X-axis ball screw for driving the column 20 in the X-axis direction between the pair of X-axis guide rails 11a and 11b. The X-axis ball screw is rotated. A driving X-axis motor 11c is disposed.

さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。   Further, on the upper surface of the bed 10, a pair of Z-axis guide rails 12 a and 12 b on which the table 50 can slide extend in the Z-axis direction (horizontal direction) orthogonal to the X-axis direction and are parallel to each other. Is formed. Further, the bed 10 is provided with an unillustrated Z-axis ball screw for driving the table 50 in the Z-axis direction between the pair of Z-axis guide rails 12a and 12b. The Z-axis ball screw is rotated. A Z-axis motor 12c to be driven is disposed.

コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。   A pair of X-axis guide grooves 21a and 21b are formed on the bottom surface of the column 20 so as to extend in the X-axis direction and in parallel to each other. In the column 20, a pair of X-axis guide grooves 21a and 21b are fitted on the pair of X-axis guide rails 11a and 11b via ball guides 22a and 22b so that the column 20 can move in the X-axis direction with respect to the bed 10. The bottom surface of the column 20 is in close contact with the top surface of the bed 10.

さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。   Further, on a side surface (sliding surface) 20a parallel to the X axis of the column 20, a pair of Y axis guide rails 23a and 23b on which the saddle 30 can slide extends in the Y axis direction (vertical direction), and Are formed parallel to each other. Further, the column 20 is provided with a Y-axis ball screw (not shown) for driving the saddle 30 in the Y-axis direction between the pair of Y-axis guide rails 23a and 23b. The Y-axis ball screw is rotated. A Y-axis motor 23c to be driven is disposed.

コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。   A pair of Y-axis guide grooves 31a and 31b are formed on the side surface 30a of the saddle 30 facing the sliding surface 20a of the column 20 so as to extend in the Y-axis direction and in parallel with each other. A pair of Y-axis guide grooves 31 a and 31 b are fitted into the pair of Y-axis guide rails 23 a and 23 b so that the saddle 30 can move in the Y-axis direction with respect to the column 20, and the side surface 30 a of the saddle 30 is aligned with the column 20. Are closely in contact with the sliding surface 20a.

回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、工具４２を支持している。工具４２は、回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。なお、工具４２としては、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップ等である。   The rotary spindle 40 is rotatably provided by a spindle motor 41 accommodated in the saddle 30 and supports a tool 42. The tool 42 is fixed to the tip of the rotation main shaft 40 and rotates with the rotation of the rotation main shaft 40. Further, the tool 42 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the bed 10 as the column 20 and the saddle 30 move. The tool 42 is, for example, a ball end mill, an end mill, a drill, a tap, or the like.

テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。テーブル５０の上面には、ターンテーブル６０が鉛直方向のＢ軸回りで回転可能に支持されている。
ターンテーブル６０は、ベッド１０内に収容されたＢ軸モータ６１により回転可能に設けられ、工作物Ｗを磁気吸着等により固定している。 The table 50 is provided on the pair of Z-axis guide rails 12 a and 12 b so as to be movable in the Z-axis direction with respect to the bed 10. A turntable 60 is supported on the upper surface of the table 50 so as to be rotatable about the B axis in the vertical direction.
The turntable 60 is rotatably provided by a B-axis motor 61 accommodated in the bed 10 and fixes the workpiece W by magnetic adsorption or the like.

温度センサ７０は、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位に取付けられている。この温度センサ７０としては、例えば、熱電対やサーミスタが用いられる。   The temperature sensor 70 is attached to a predetermined part of the machine tool 1, that is, an arbitrary part of the bed 10, the column 20, the saddle 30, the rotary spindle 40, the table 50, and the turntable 60. As the temperature sensor 70, for example, a thermocouple or a thermistor is used.

制御装置８０は、主軸モータ４１を制御して、工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、およびＢ軸モータ６１を制御して、工作物Ｗと工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向およびＢ軸回りに相対移動することにより、工作物Ｗの加工を行う。また、制御装置８０は、工作機械１の熱変位補正を行う熱変位補正装置９０を備えている。ただし、熱変位補正装置９０は、制御装置８０の内部に備えるものに限られず、外部装置として適用することもできる。   The control device 80 controls the spindle motor 41 to rotate the tool 42 and controls the X-axis motor 11c, the Z-axis motor 12c, the Y-axis motor 23c, and the B-axis motor 61 to control the workpiece W and the tool 42. Are moved relative to each other about the X-axis direction, the Z-axis direction, the Y-axis direction and the B-axis. The control device 80 includes a thermal displacement correction device 90 that performs thermal displacement correction of the machine tool 1. However, the thermal displacement correction device 90 is not limited to the one provided inside the control device 80, and can also be applied as an external device.

（２．熱変位補正の説明）
次に、熱変位補正装置９０による熱変位の補正について説明する。熱変位補正装置９０による熱変位補正は、工作物Ｗの加工中に行うもので、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、工作機械１の熱変位の推定が可能な異なる２種類の熱変位推定処理が用いられる。２種類の熱変位推定処理は、処理時間が比較的短時間の熱変位推定処理（第１熱変位推定処理）と、処理時間が比較的長時間の熱変位推定処理（第２熱変位推定処理）である。 (2. Explanation of thermal displacement correction)
Next, correction of thermal displacement by the thermal displacement correction device 90 will be described. The thermal displacement correction by the thermal displacement correction device 90 is performed during the processing of the workpiece W, and two different types of thermal displacement that can estimate the thermal displacement of the machine tool 1 based on the temperature information from the temperature sensor 70. An estimation process is used. The two types of thermal displacement estimation processes are a thermal displacement estimation process with a relatively short processing time (first thermal displacement estimation process) and a thermal displacement estimation process with a relatively long processing time (second thermal displacement estimation process). ).

第１熱変位推定処理としては、人工知能もしくは統計処理があり、第２熱変位推定処理としては、物理構造解析がある。人工知能としては、例えば、ニューラルネットワーク、ファジィ推論、遺伝的アルゴリズム等のパターン認識があり、統計処理としては、例えば、重回帰、応答曲面法、クラスター分析等の統計処理がある。物理構造解析としては、例えば、有限要素法、境界要素法等がある。   The first thermal displacement estimation process includes artificial intelligence or statistical processing, and the second thermal displacement estimation process includes physical structure analysis. Examples of artificial intelligence include pattern recognition such as neural network, fuzzy reasoning, and genetic algorithm. Examples of statistical processing include statistical processing such as multiple regression, response surface methodology, and cluster analysis. Examples of the physical structure analysis include a finite element method and a boundary element method.

人工知能もしくは統計処理は、物理構造解析よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物Ｗの加工開始から継続的に実行される。一方、多くの情報を処理する必要があるため、人工知能もしくは統計処理よりも処理時間が長い物理構造解析は、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。そして、人工知能もしくは統計処理による熱変位推定値を、物理構造解析による熱変位推定値で監視することにより、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。   Artificial intelligence or statistical processing is executed continuously from the start of machining of the workpiece W because the processing time is shorter than the physical structure analysis and the thermal displacement estimated value has real-time characteristics. On the other hand, since it is necessary to process a large amount of information, the physical structure analysis with a longer processing time than artificial intelligence or statistical processing is reliable in the thermal displacement estimation value. Executed. And by monitoring the thermal displacement estimated value by artificial intelligence or statistical processing with the thermal displacement estimated value by physical structure analysis, it becomes possible to complement each other and improve the reliability of the thermal displacement estimated value.

（３．熱変位補正装置の構成）
次に、熱変位補正装置９０について、図２を参照して説明する。熱変位補正装置９０は、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７とを備えて構成される。ここで、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。 (3. Configuration of thermal displacement correction device)
Next, the thermal displacement correction device 90 will be described with reference to FIG. The thermal displacement correction device 90 includes a first thermal displacement estimation process execution unit 91, a second thermal displacement estimation process execution unit 92, a threshold storage unit 93, a thermal displacement estimated value comparison unit 94, and a correction value calculation unit 95. The correction unit 96 and the processing stop unit 97 are provided. Here, the 1st thermal displacement estimation process execution part 91, the 2nd thermal displacement estimation process execution part 92, the threshold value memory | storage part 93, the thermal displacement estimated value comparison part 94, the correction value calculating part 95, and the correction | amendment part 96 And the process stop part 97 can also be comprised by each separate hardware, and can also be set as the structure respectively implement | achieved by software.

第１熱変位推定処理実行部９１は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第１熱変位推定処理、例えば、ニューラルネットワークによる熱変位推定処理を工作物Ｗの加工開始から連続的に実行する。
第２熱変位推定処理実行部９２は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第２熱変位推定処理、例えば、有限要素法による熱変位推定処理を工作物の加工開始Ｗから所定時間ごとに実行する。 Based on the temperature information from the temperature sensor 70, the first thermal displacement estimation process execution unit 91 continuously executes the first thermal displacement estimation process, for example, the thermal displacement estimation process using a neural network from the start of machining the workpiece W. To do.
Based on the temperature information from the temperature sensor 70, the second thermal displacement estimation processing execution unit 92 performs a second thermal displacement estimation process, for example, a thermal displacement estimation process by a finite element method, every predetermined time from the machining start W of the workpiece. To run.

閾値記憶部９３には、工作機械１の熱変位量の許容範囲である閾値が記憶されている。この閾値は、第１熱変位推定処理実行部９１で得られる第１熱変位推定値と第２熱変位推定処理実行部９２で得られる第２熱変位推定値との差の許容範囲である。この閾値は、図４に示すように、第２熱変位推定処理の実行時点ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ごとに設定されている。
熱変位推定値比較部９４は、第１熱変位推定処理実行部９１にて得られる第１熱変位推定値と、第２熱変位推定処理実行部９２にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、閾値記憶部９３に記憶されている閾値と比較する。 The threshold value storage unit 93 stores a threshold value that is an allowable range of the thermal displacement amount of the machine tool 1. This threshold value is an allowable range of a difference between the first thermal displacement estimation value obtained by the first thermal displacement estimation processing execution unit 91 and the second thermal displacement estimation value obtained by the second thermal displacement estimation processing execution unit 92. As shown in FIG. 4, this threshold value is set for each execution time point t1, t2, t3... Of the second thermal displacement estimation process.
The thermal displacement estimated value comparison unit 94 includes a first thermal displacement estimated value obtained by the first thermal displacement estimation processing execution unit 91 and a second thermal displacement estimated value obtained by the second thermal displacement estimation processing execution unit 92. Is compared with the threshold value stored in the threshold value storage unit 93.

補正値演算部９５は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲内のとき、第１熱変位推定値に基づいて、加工指令位置に対する補正値を求める。
補正部９６は、補正値演算部９５にて得られる補正値により加工指令位置を補正する。
加工停止部９７は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲外のとき、工作物Ｗの加工を停止する。 The correction value calculation unit 95 obtains a correction value for the machining command position based on the first thermal displacement estimated value when the difference between the thermal displacement estimated values obtained by the thermal displacement estimated value comparing unit 94 is within the threshold range. .
The correction unit 96 corrects the machining command position with the correction value obtained by the correction value calculation unit 95.
The machining stop unit 97 stops machining the workpiece W when the difference between the thermal displacement estimated values obtained by the thermal displacement estimated value comparing unit 94 is outside the threshold range.

（４．熱変位補正装置による処理）
次に、熱変位補正装置９０による処理について、図３を参照して説明する。この熱変位補正装置９０による処理は、加工中において実行可能である。 (4. Processing by thermal displacement correction device)
Next, processing by the thermal displacement correction device 90 will be described with reference to FIG. The processing by the thermal displacement correction device 90 can be executed during machining.

図３に示すように、工作物Ｗの加工が開始されたら（ステップＳ１）、連続的に温度センサ７０および図略の変位センサから、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位の温度情報および変位情報を入力する（ステップＳ２）。そして、第１熱変位推定処理としてニューラルネットワークによる熱変位推定処理を実行し（ステップＳ３）、得られた第１熱変位推定値を記憶する（ステップＳ４）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。   As shown in FIG. 3, when machining of the workpiece W is started (step S <b> 1), predetermined portions of the machine tool 1, that is, the bed 10, the column 20, and the saddle are continuously detected from the temperature sensor 70 and the displacement sensor (not shown). 30, temperature information and displacement information of any part of the rotation spindle 40, the table 50, and the turntable 60 are input (step S2). And the thermal displacement estimation process by a neural network is performed as a 1st thermal displacement estimation process (step S3), and the obtained 1st thermal displacement estimated value is memorize | stored (step S4). This process is based on a known technique and will be outlined below.

上述の工作機械１の所定部位のニューラルネットワークの重み係数の初期値を設定する。そして、入力した温度情報と設定したニューラルネットワークの重み係数の初期値とから熱変位量を演算する。そして、入力した変位情報を教師データとして演算結果と比較し、推論誤差を算出する。推論誤差が大きい場合には、その誤差に対する重み係数の偏微分を求め、新たな重み係数を算出する。   The initial value of the weighting coefficient of the neural network of the predetermined part of the machine tool 1 is set. Then, the amount of thermal displacement is calculated from the input temperature information and the set initial value of the weighting coefficient of the neural network. Then, the input displacement information is compared with the calculation result as teacher data, and an inference error is calculated. When the inference error is large, a partial derivative of the weighting coefficient with respect to the error is obtained, and a new weighting coefficient is calculated.

そして、推論誤差が十分に小さくなるまで上述の演算を繰り返す。推論誤差が十分に小さくなると、熱変位量を推論できたことになり収束する。そして、その時の重み係数をニューラルネットワークの重み係数として再設定する。以上により、第１熱変位推定処理が完了する。   Then, the above calculation is repeated until the inference error becomes sufficiently small. When the inference error is sufficiently small, the thermal displacement amount can be inferred and the convergence is achieved. Then, the weighting coefficient at that time is reset as the weighting coefficient of the neural network. Thus, the first thermal displacement estimation process is completed.

そして、予め設定されている第２熱変位推定処理を実行する所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ５）、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、所定時間が経過した場合には、第２熱変位推定処理として有限要素法による熱変位推定処理を実行し（ステップＳ６）、得られた第２熱変位推定値を記憶する（ステップＳ７）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。   Then, it is determined whether or not a predetermined time for executing the preset second thermal displacement estimation process has elapsed (step S5), and when the predetermined time has not elapsed, the process returns to step S2 and described above. Repeat the process. On the other hand, when the predetermined time has elapsed, thermal displacement estimation processing by the finite element method is executed as second thermal displacement estimation processing (step S6), and the obtained second thermal displacement estimation value is stored (step S7). . This process is based on a known technique and will be outlined below.

工作機械１全体の３次元モデルデータや熱変形解析用の条件データを設定する。この３次元モデルデータは、例えば、３次元ＣＡＤシステムを用いて作成された工作機械１全体の３次元形状データを微小要素に分割し、これを解析に必要なモデルデータとして変換したものである。また、条件データは、工作機械１を構成する材料固有の熱伝達率、線膨張係数、ヤング率、ポアソン比や比重等からなる物性値の他、材料と雰囲気との間の熱伝達率等である。   Three-dimensional model data of the entire machine tool 1 and condition data for thermal deformation analysis are set. This three-dimensional model data is obtained by, for example, dividing the three-dimensional shape data of the entire machine tool 1 created by using a three-dimensional CAD system into minute elements and converting this into model data necessary for analysis. The condition data includes the heat transfer coefficient, the linear expansion coefficient, the Young's modulus, the physical property value including the Poisson's ratio and the specific gravity of the material constituting the machine tool 1, and the heat transfer coefficient between the material and the atmosphere. is there.

そして、入力した温度情報と設定した３次元モデルデータおよび条件データとに基づいて、各微小要素ごとの温度分布を算出する。そして、算出した温度分布を基に各微小要素の熱変位量を算出し、さらに上述の工作機械１の所定部位の熱変位量を算出する。以上により、第２熱変位推定処理が完了する。   Based on the input temperature information and the set three-dimensional model data and condition data, a temperature distribution for each minute element is calculated. Then, based on the calculated temperature distribution, the thermal displacement amount of each microelement is calculated, and further, the thermal displacement amount of the predetermined part of the machine tool 1 described above is calculated. Thus, the second thermal displacement estimation process is completed.

そして、第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差を求め（ステップＳ７）、求めた差が閾値の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、求めた差が閾値の範囲内（例えば、図４に示す時点ｔ１，ｔ２での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ１，Ｄ２）である場合には、第１熱変位推定値に基づいて、回転主軸４０の先端の指令位置に対する補正値を演算する（ステップＳ９）。   Then, a difference between the first thermal displacement estimated value and the second thermal displacement estimated value is obtained (step S7), and it is determined whether or not the obtained difference is within a threshold range (step S8). When the obtained difference is within a threshold range (for example, the difference D1, D2 between the first thermal displacement estimated value and the second thermal displacement estimated value at the time points t1, t2 shown in FIG. 4), Based on the estimated thermal displacement value, a correction value for the command position at the tip of the rotary spindle 40 is calculated (step S9).

そして、演算した補正値により回転主軸４０の先端の指令位置を補正する（ステップＳ１０）。つまり、補正値により制御装置８０が出力する指令位置を補正指令位置に補正する。そして、熱変位補正をさらに実行するか否かを判定し（ステップＳ１１）、熱変位補正をさらに実行する場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返し、熱変位補正を実行しない場合には熱変位補正プログラムを終了する。   And the command position of the front-end | tip of the rotation spindle 40 is correct | amended with the calculated correction value (step S10). That is, the command position output from the control device 80 is corrected to the correction command position based on the correction value. Then, it is determined whether or not the thermal displacement correction is further executed (step S11). When the thermal displacement correction is further executed, the process returns to step S2 and the above processing is repeated, and the thermal displacement correction is not executed. Ends the thermal displacement correction program.

一方、ステップＳ８において、求めた差が閾値の範囲外（例えば、図４に示す時点ｔ３での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ３）である場合には、工作物Ｗの加工を停止させ、熱変位補正プログラムを終了する。これにより、工作物Ｗが不良となることを防止することができる。このときは、ニューラルネットワークの重み係数を再設定した後に加工を再開する。   On the other hand, in step S8, when the obtained difference is outside the range of the threshold value (for example, the difference D3 between the first thermal displacement estimated value and the second thermal displacement estimated value at time t3 shown in FIG. 4), The processing of the object W is stopped, and the thermal displacement correction program is terminated. Thereby, it can prevent that the workpiece W becomes defective. At this time, the processing is resumed after resetting the weighting coefficient of the neural network.

（５．変形態様）
なお、上述した実施形態では、熱変位補正方法は、異なる２種類の熱変位推定処理を用いたが、３種類以上の熱変位推定処理を用いてもよく、さらに熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。 (5. Modifications)
In the above-described embodiment, the thermal displacement correction method uses two different types of thermal displacement estimation processing. However, three or more types of thermal displacement estimation processing may be used, and the reliability of the thermal displacement estimation value is further improved. It becomes possible to improve.

１：工作機械
１０：ベッド、 １１ａ，１１ｂ：Ｘ軸ガイドレール、 １１ｃ：Ｘ軸モータ
１２ａ，１２ｂ：Ｚ軸ガイドレール、 １２ｃ：Ｚ軸モータ
２０：コラム、 ２１ａ，２１ｂ：Ｘ軸ガイド溝、 ２２ａ，２２ｂ：ボールガイド
２３ａ，２３ｂ：Ｙ軸ガイドレール、 ２３ｃ：Ｙ軸モータ
３０：サドル、 ３１ａ，３１ｂ：Ｙ軸ガイド溝
４０：回転主軸、 ４１：主軸モータ、 ４２：工具
５０：テーブル
６０：ターンテーブル、 ６１：Ｂ軸モータ
７０：温度センサ
８０：制御装置
９０：熱変位補正装置、 ９１：第１熱変位推定処理実行部
９２：第２熱変位推定処理実行部、 ９３：閾値記憶部、 ９４：熱変位推定値比較部
９５：補正値演算部、 ９６：補正部、９７：加工停止部 1: Machine tool 10: Bed, 11a, 11b: X-axis guide rail, 11c: X-axis motor 12a, 12b: Z-axis guide rail, 12c: Z-axis motor 20: Column, 21a, 21b: X-axis guide groove, 22a , 22b: Ball guide 23a, 23b: Y-axis guide rail, 23c: Y-axis motor 30: Saddle, 31a, 31b: Y-axis guide groove 40: Rotating spindle, 41: Spindle motor, 42: Tool 50: Table 60: Turn Table: 61: B-axis motor 70: Temperature sensor 80: Control device 90: Thermal displacement correction device 91: First thermal displacement estimation processing execution unit 92: Second thermal displacement estimation processing execution unit 93: Threshold storage unit 94 : Thermal displacement estimated value comparison unit 95: Correction value calculation unit 96: Correction unit 97: Processing stop unit

Claims (3)

工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、
前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、
を備える工作機械の熱変位補正方法。 Generated during machining of a workpiece using at least two different types of thermal displacement estimation processes capable of estimating thermal displacement of the machine tool based on temperature information from a temperature sensor arranged at a predetermined part of the machine tool A method for correcting thermal displacement of the machine tool,
Of the two types of thermal displacement estimation processing, a first thermal displacement estimation processing execution step for continuously executing thermal displacement estimation processing with a short processing time from the start of machining the workpiece;
Of the two types of thermal displacement estimation processes, a second thermal displacement estimation process execution step for executing a thermal displacement estimation process with a long processing time every predetermined time from the start of machining the workpiece;
The difference between the first thermal displacement estimation value obtained in the first thermal displacement estimation processing execution step and the second thermal displacement estimation value obtained in the second thermal displacement estimation processing execution step is stored in advance. A thermal displacement estimated value comparison step for comparing with a threshold value that is an allowable range of thermal displacement of the machine tool;
When the difference between the thermal displacement estimated values obtained in the thermal displacement estimated value comparing step is within the threshold value range, based on the first thermal displacement estimated value, with respect to the command position of the moving body of the machine tool by the NC program A correction value calculation step for obtaining a correction value;
A correction step of correcting the command position by the correction value obtained in the correction value calculation step;
When the difference in thermal displacement estimated value obtained in the thermal displacement estimated value comparison step is outside the threshold range, a machining stop step for stopping machining of the workpiece;
A thermal displacement correction method for a machine tool comprising: 請求項１において、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析である工作機械の熱変位補正方法。 In claim 1,
The thermal displacement estimation process executed in the first thermal displacement estimation process execution step is artificial intelligence or statistical processing, and the thermal displacement estimation process executed in the second thermal displacement estimation process execution step is a physical structure. A thermal displacement correction method for machine tools, which is an analysis. 少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、
前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、
前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、
前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、
前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、
を備える工作機械の熱変位補正装置。 A device that corrects thermal displacement of a machine tool that occurs during machining of a workpiece using a thermal displacement estimation process that can estimate at least two different types of thermal displacement,
A temperature sensor disposed in a predetermined part of the machine tool;
Based on the temperature information from the temperature sensor, a first thermal displacement estimation that continuously executes a thermal displacement estimation process with a short processing time from the start of machining the workpiece among the two types of thermal displacement estimation processes. Processing execution means;
Based on temperature information from the temperature sensor, among the two types of thermal displacement estimation processes, a second thermal displacement that executes thermal displacement estimation processing with a long processing time at predetermined intervals from the start of machining the workpiece. An estimation processing execution means;
Threshold storage means for storing a threshold that is an allowable range of thermal displacement of the machine tool;
A difference between a first thermal displacement estimated value obtained by the first thermal displacement estimating process executing means and a second thermal displacement estimated value obtained by the second thermal displacement estimating process executing means; Thermal displacement estimated value comparison means for comparing with the threshold value stored in
When the difference between the thermal displacement estimated values obtained by the thermal displacement estimated value comparing means is within the threshold range, based on the first thermal displacement estimated value, with respect to the command position of the moving body of the machine tool by the NC program Correction value calculation means for obtaining a correction value;
Correction means for correcting the command position by the correction value obtained by the correction value calculation means;
When the difference between the thermal displacement estimated values obtained by the thermal displacement estimated value comparing means is outside the threshold range, a machining stopping means for stopping the machining;
A thermal displacement correction device for a machine tool comprising:
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064381A (en) * 2012-12-21 2013-04-24 昆山航天智能技术有限公司 System and method for remotely monitoring engineering machinery operating conditions
JP2015055517A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社ミツトヨ Industrial machine and shift amount calculating method
JP2015199168A (en) * 2014-04-08 2015-11-12 ファナック株式会社 Thermal displacement correction device of machine
JP2016179525A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 三井精機工業株式会社 Machine tool and thermal displacement correction method in machine tool
JP2016200928A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 ファナック株式会社 Management system for machine tool
JP2017170532A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 オークマ株式会社 Thermal displacement correction method for machine tool, and machine tool
CN107999914A (en) * 2016-11-01 2018-05-08 发那科株式会社 Wire Electric Discharge Machine
JP2019013993A (en) * 2017-07-04 2019-01-31 ファナック株式会社 Thermal displacement correction device
CN110297460A (en) * 2018-03-23 2019-10-01 发那科株式会社 Thermal walking update the system and computer
US11098263B2 (en) 2016-09-28 2021-08-24 Cosmo Oil Lubricants Co., Ltd. Lubricating oil composition for sliding guide surface

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6743238B1 (en) * 2019-04-23 2020-08-19 Dmg森精機株式会社 Variation amount estimating device and correction amount calculating device in machine tool

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07186003A (en) * 1993-12-27 1995-07-25 Brother Ind Ltd Displacement correction device for nc machine tool
JPH11114775A (en) * 1997-10-08 1999-04-27 Brother Ind Ltd Thermal displacement amount calculating device for machine tool, and recording medium
US20070213867A1 (en) * 2004-09-13 2007-09-13 Dirk Prust Method for compensating thermal displacements
JP2009258997A (en) * 2008-04-16 2009-11-05 Murata Mach Ltd Working machine
JP2010173033A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Sodick Co Ltd Device and method for generating displacement correction formula in machine tool

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07186003A (en) * 1993-12-27 1995-07-25 Brother Ind Ltd Displacement correction device for nc machine tool
JPH11114775A (en) * 1997-10-08 1999-04-27 Brother Ind Ltd Thermal displacement amount calculating device for machine tool, and recording medium
US20070213867A1 (en) * 2004-09-13 2007-09-13 Dirk Prust Method for compensating thermal displacements
JP2009258997A (en) * 2008-04-16 2009-11-05 Murata Mach Ltd Working machine
JP2010173033A (en) * 2009-01-30 2010-08-12 Sodick Co Ltd Device and method for generating displacement correction formula in machine tool

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103064381A (en) * 2012-12-21 2013-04-24 昆山航天智能技术有限公司 System and method for remotely monitoring engineering machinery operating conditions
JP2015055517A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社ミツトヨ Industrial machine and shift amount calculating method
US10234843B2 (en) 2014-04-08 2019-03-19 Fanuc Corporation Thermal displacement correction device for machine tool
JP2015199168A (en) * 2014-04-08 2015-11-12 ファナック株式会社 Thermal displacement correction device of machine
JP2016179525A (en) * 2015-03-24 2016-10-13 三井精機工業株式会社 Machine tool and thermal displacement correction method in machine tool
JP2016200928A (en) * 2015-04-09 2016-12-01 ファナック株式会社 Management system for machine tool
US11614728B2 (en) 2015-04-09 2023-03-28 Fanuc Corporation Machine tool management system that obtains a next maintenance period from a maintenance period model and a refinement algorithm
JP2017170532A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 オークマ株式会社 Thermal displacement correction method for machine tool, and machine tool
US11098263B2 (en) 2016-09-28 2021-08-24 Cosmo Oil Lubricants Co., Ltd. Lubricating oil composition for sliding guide surface
CN107999914B (en) * 2016-11-01 2018-12-14 发那科株式会社 Wire electric discharge machine
US10204769B2 (en) 2016-11-01 2019-02-12 Fanuc Corporation Wire electric discharge machine
JP2018069408A (en) * 2016-11-01 2018-05-10 ファナック株式会社 Wire electric discharge machine
CN107999914A (en) * 2016-11-01 2018-05-08 发那科株式会社 Wire Electric Discharge Machine
JP2019013993A (en) * 2017-07-04 2019-01-31 ファナック株式会社 Thermal displacement correction device
US10852710B2 (en) 2017-07-04 2020-12-01 Fanuc Corporation Thermal displacement compensation apparatus
CN110297460A (en) * 2018-03-23 2019-10-01 发那科株式会社 Thermal walking update the system and computer

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