JP3292454B2 - 工作機械の熱変位量算出装置及び記憶媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械に装備さ
れ、その工作機械で発生する熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置及びその装置を実現するための記
憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばワークに切削や穴開け等を
施したり基板に部品を組み付けるための加工手段と、こ
の加工手段とワークや基板等の被加工物との相対位置を
変動させる駆動手段とを有する工作機械がある。一般
に、切削等の加工を行う工作機械では、例えばドリルや
タップ等の工具を保持するための保持機構、これに保持
された工具を回転駆動するための主軸駆動機構、工具の
Ｘ軸方向の送りのためのＸ軸送り機構、工具のＹ軸方向
の送りのためのＹ軸送り機構、工具のＺ軸方向の送りの
ためのＺ軸送り機構、これらの送り機構を制御するため
の制御装置等を備えている。

【０００３】一例をあげると、図１３及び図１４に示さ
れる工作機械１０がある。図１３に示すように、この工
作機械１０は、切削屑の飛散を防止するためのスプラッ
シュガード１２の内側にワークＷ（図１参照）を載置す
るためのテーブル１４、例えばドリルやタップ等の工具
交換のためのＡＴＣマガジン１６、工作機械本体（以下
単に本体ともいう）２０等が配置されている。またスプ
ラッシュガード１２には、操作パネル２２、ワークＷの
入出やメンテナンスのためのワーク交換口２４、主にメ
ンテナンス用の点検ハッチ２６等が設けられている。

【０００４】図１４に示すように、本体２０は、ドリル
やタップ等の工具Ｔ（図１）を保持するための主軸２
８、主軸２８を回転駆動するための主軸モータ３０、多
数の鋼球を内蔵して主軸側に固着されているナット部３
２とナット部３２に内挿されるボールネジ３４とからな
るボールネジ機構３６、ボールネジ３４を回転駆動する
ためのＺ軸モータ３８、ボールネジ３４と平行に配され
ているガイドレール４０、ガイドレール４０と主軸２８
側とを連結するスライド４２等を備えている。

【０００５】この本体２０においては、ボールネジ機構
３６とＺ軸モータ３８とでＺ軸方向の送りのためのＺ軸
送り機構が構成され、Ｚ軸モータ３８によりボールネジ
３４を回転させることで主軸２８のＺ軸方向の移動が行
われる。また図１３に示されるテーブル１４をＸ軸及び
Ｙ軸方向に移動させることができ、主軸２８のＺ軸方向
の移動と併せて、ワークＷと工具ＴのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向
の相対位置を変化させることができる。

【０００６】このような工作機械では、例えばボールネ
ジ機構３６の駆動に伴って摩擦熱が発生してボールネジ
３４が延びることがある。また、他の機構においても発
熱がある。そうした発熱によって工作機械に熱変位が発
現する。この熱変位が例えばＺ軸方向に発現すると、ワ
ークＷに施される溝の深さや段差の高さ等に誤差が生じ
る。公差が熱変位量よりも十分に大きい場合にはこのよ
うな熱変位による加工誤差はあまり問題とはならない
が、そうでない場合には熱変位に対する補正が必要とな
る。そこで、工作機械の熱変位量を算出する熱変位量算
出装置を設け、予め定められている加工プログラムに従
って駆動手段を制御するに当たって、その熱変位量に応
じた補正を行いながら駆動手段を制御することが提案さ
れている（例えば特開昭６２−８８５４８号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工作機械の熱変位量算出装置においては、工作機械の駆
動中を通して熱変位量を算出する形態であったので、そ
の処理を実行するためのシステムを常時動かしておく必
要があった。このため、その算出処理に関わる負担が大
きかった。そこで、本願出願人は、工作機械の駆動を続
けることによって温度が上昇すると、やがて発熱量と放
熱量とが均衡する状態（このときの熱変位量を飽和熱変
位量という）になることに着目し、次のように熱変位量
を算出することを提案した。すなわち、工作機械の駆動
中は、飽和熱変位量と工作機械の駆動時間とに基づいて
熱変位量を算出し、その熱変位量が飽和熱変位量にほぼ
等しくなると、それ以降は熱変位量として飽和熱変位量
の値を代用するのである（特願平８−２９８８６６
号）。この場合、正確な飽和熱変位量が与えられれば、
各時点における熱変位量を正確に算出でき、しかもその
算出処理に関わる負担を小さくすることができる。

【０００８】また、本願出願人は、飽和熱変位量の値
（例えばＬとする）が与えられたとき、その工作機械を
ｔ時間駆動したときの熱変位量ｌを、 ｌ＝Ｌ・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ なる式で表すことや、熱変位量が飽和熱変位量Ｌに達す
るまで工作機械を駆動した後、駆動を停止してからｔ時
間経過したときの熱変位量ｌを、 ｌ＝Ｌ・ｅｘｐ（−γｔ） なる式で表すことも提案している（但し、γは工作機械
固有の定数）。

【０００９】ところが、工作機械に実際に発生する熱変
位量は、個々の工作機械の特性や、使用環境に応じて変
化する。また、工作機械の特性には経時変化が発生する
場合もある。このため、上記Ｌ，γ等のパラメータを一
律に固定して工作機械の熱変位量を算出すると、個々の
工作機械の特性等に応じて正確な熱変位量を算出するの
が困難であった。そこで、本発明は、個々の工作機械の
特性や使用環境に応じて正確な熱変位量を算出すること
のできる工作機械の熱変位量算出装置を提供することを
目的としてなされた。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達するためになされた請求項１記載の発明は、被加工
物に加工を施すための加工手段と、該加工手段と被加工
物との相対位置を変動させる駆動手段とを有する工作機
械に装備され、該工作機械の熱変位量を算出する工作機
械の熱変位量算出装置であって、上記工作機械の駆動状
態を検出する駆動状態検出手段と、該駆動状態検出手段
が検出した駆動状態に基づき、上記工作機械の熱変位量
を算出する変位量算出手段と、上記工作機械の熱変位量
の実測値を検出する実測値検出手段と、上記変位量算出
手段が算出した熱変位量と、上記実測値検出手段が検出
した上記熱変位量の実測値とを比較し、上記変位量算出
手段が算出した熱変位量に対する補正値を算出する補正
値算出手段と、該補正値算出手段が算出した補正値を記
憶する補正値記憶手段と、該補正値記憶手段に記憶され
た補正値を用いて、上記変位量算出手段が算出した熱変
位量を補正する変位量補正手段と、を備えたことを特徴
とする。

【００１１】このように構成された本発明では、駆動状
態検出手段が検出した駆動状態に基づき、変位量算出手
段は、工作機械の熱変位量を算出する。また、実測値検
出手段は工作機械の熱変位量の実測値を検出し、補正値
算出手段は、変位量算出手段が算出した熱変位量と実測
値検出手段が検出した熱変位量の実測値とを比較して、
変位量算出手段が算出した熱変位量に対する補正値を算
出する。すると、補正値記憶手段は、補正値算出手段が
算出した補正値を記憶し、変位量補正手段が、補正値記
憶手段に記憶された補正値を用いて、変位量算出手段が
算出した熱変位量を補正する。

【００１２】このように、本発明では、実測値検出手段
により工作機械の熱変位量の実測値を検出し、変位量算
出手段が算出した熱変位量をその実測値に基づいて補正
している。このため、個々の工作機械の特性や使用環境
に応じて正確な熱変位量を算出することができる。しか
も、本発明では、熱変位量の実測値をそのまま使用する
のではなく、上記実測値から補正値を算出し、その補正
値を用いて変位量算出手段が算出した熱変位量を補正し
ている。このため、上記実測値を一度検出すれば、その
実測値から算出された補正値を用いて正確な熱変位量を
算出することができ、熱変位量を算出する毎に実測値を
検出する必要はない。

【００１３】本願出願人は、実測値の検出方法として、
例えば、接触式のセンサ等によって加工手段が被加工物
に対する所定位置に相対移動したことを検出し、そのと
きの駆動手段の駆動量に基づいて熱変位量を実測するこ
とを提案している。ところが、この場合、加工手段によ
る被加工物への加工を一旦中断しなければ実測が行えな
い。従って、実測のみによって熱変位量を求めている
と、工作機械の作業能率が低下してしまう。本発明で
は、前述のように熱変位量を算出する毎に実測値を検出
する必要がないので、工作機械の作業能率を低下させる
ことなく、個々の工作機械の特性等に応じて前述のよう
に正確な熱変位量を算出することができる。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記補正値算出手段が、上記変位量算出手段
が算出した熱変位量と、上記実測値検出手段が検出した
上記熱変位量の実測値との比を補正値として算出し、上
記変位量補正手段が、上記変位量算出手段が算出した熱
変位量を、上記補正値を乗算または除算することによっ
て補正することを特徴とする。

【００１５】本発明では、変位量算出手段が算出した熱
変位量（以下、算出値ともいう）と実測値検出手段が検
出した実測値との比を補正値として算出し、その補正値
を乗算または除算することによって上記熱変位量を補正
している。上記算出値及び実測値の絶対値がきわめて大
きいと、両者の差の絶対値も大きくなる傾向がある。こ
のため、算出値と実測値との差を補正値として算出した
場合、変位量算出手段が小さい熱変位量を算出したとき
に同様の補正値を使用するのが困難になる。

【００１６】これに対して、本発明では、算出値と実測
値との比を補正値として算出し、変位量算出手段が算出
した熱変位量に乗算または除算している。このため、変
位量算出手段が小さい熱変位量を算出したときには、そ
れに応じた少量の補正を行うことができる。従って、本
発明では、請求項１記載の発明の効果に加えて、補正値
の算出の基礎となる算出値及び実測値の絶対値がきわめ
て大きい場合にも、正確な熱変位量を算出することがで
きるといった効果が生じる。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の構
成に加え、上記補正値算出手段が、上記変位量算出手段
が算出した熱変位量と、上記実測値検出手段が検出した
上記熱変位量の実測値との差を補正値として算出し、上
記変位量補正手段が、上記変位量算出手段が算出した熱
変位量を、上記補正値を加算または減算することによっ
て補正することを特徴とする。

【００１８】本発明では、変位量算出手段が算出した熱
変位量（算出値）と実測値検出手段が検出した実測値と
の差を補正値として算出し、その補正値を加算または減
算することによって上記熱変位量を補正している。上記
算出値及び実測値の絶対値がきわめて小さいと、両者の
比の値には僅かな測定誤差も反映されてしまう。このた
め、算出値と実測値との比を補正値として算出し、その
値を変位量算出手段が算出した熱変位量に乗算または除
算する場合、変位量算出手段が大きい熱変位量を算出し
たときには、測定誤差等がその算出値に乗算または除算
されて大きく反映される可能性がある。

【００１９】これに対して、本発明では、算出値と実測
値との差を補正値として算出し、変位量算出手段が算出
した熱変位量に加算または減算している。このため、変
位量算出手段が算出した熱変位量の絶対値に関わらず、
常に同量の補正を行うことができる。従って、本発明で
は、請求項１記載の発明の効果に加えて、補正値の算出
の基礎となる算出値及び実測値の絶対値がきわめて小さ
い場合にも、正確な熱変位量を算出することができると
いった効果が生じる。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載の構成に加え、上記実測値検出手段が、上
記加工手段が上記被加工物に対する所定位置に相対移動
したとき、その加工手段を検出する加工手段検出手段
と、上記駆動手段を制御して、上記加工手段を上記加工
手段検出手段に検出される位置まで相対移動させる加工
手段移動手段と、を備え、該加工手段移動手段により、
上記加工手段を上記加工手段検出手段に検出される位置
まで相対移動させるのに必要とした上記駆動手段の駆動
量と、工作機械に熱変位が発生していないときに必要と
される上記駆動量とを比較し、その比較結果に基づいて
上記実測値を検出することを特徴とする。

【００２１】本発明の実測値検出手段では、加工手段移
動手段によって、加工手段を、加工手段検出手段に検出
される位置まで相対移動させ、続いて、その相対移動に
必要とした駆動手段の駆動量と、工作機械に熱変位が発
生していないときに必要とされる上記駆動量とを比較
し、その比較結果に基づいて工作機械の熱変位量の実測
値を検出している。このため、工作機械の熱変位量の正
確な実測値を自動的に容易に検出することができる。ま
た、本発明では、加工手段検出手段は接触式のセンサ等
のように構成の簡単なもので済ませることができ、加工
手段移動手段は駆動手段と共通の構成とすることもでき
る。従って、本発明では、請求項１〜３のいずれかに記
載の発明の効果に加えて、装置の構成を簡略化して製造
コストを低減すると共に、一層正確かつ容易に上記パラ
メータを算出することができるといった効果が生じる。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項４記載の構
成に加え、上記実測値検出手段が、上記工作機械の駆動
開始から所定時間後に上記実測値を検出し、その都度、
上記補正値算出手段が上記補正値を算出し、上記補正値
記憶手段に記憶された補正値を更新することを特徴とす
る。

【００２３】本発明では、実測値検出手段が工作機械の
駆動開始から所定時間後に上記実測値を検出する。そし
て、補正値算出手段は、その都度上記補正値を算出し、
上記補正値記憶手段に記憶された補正値を更新する。こ
のため、工作機械を始動する度に、実測値に基づいた上
記補正値の更新を自動的に行うことができる。従って、
本発明では、請求項４記載の発明の効果に加えて、工作
機械の特性や使用環境の変化に応じて、一層正確な熱変
位量を一層容易に算出することができるといった効果が
生じる。また、本発明の構成を採用すれば、上記実測値
の検出を駆動開始から上記所定時間後に一回行うだけで
充分に正確な熱変位量を算出することができる。従っ
て、工作機械の作業能率を一層良好に向上させることが
できる。

【００２４】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれかに記載の構成に加え、上記熱変位量に影響を及ぼ
す条件に対応して定められた調整値を、上記変位量補正
手段によって補正された熱変位量に加算または減算して
上記工作機械の熱変位量とする変位量調整手段を、更に
備えたことを特徴とする。

【００２５】工作機械の熱変位量には、上記移動距離や
駆動時間の他、種々の条件が影響を及ぼす。例えば朝等
の気温が比較的低いとき等では工作機械の温度上昇が緩
やかになり、算出された熱変位量と実際の熱変位量との
誤差が無視できない程度になることもある。そこで、本
発明では、変位量調整手段により、熱変位量に影響を及
ぼす条件に対応して定められた調整値を、変位量補正手
段によって補正された熱変位量に加算または減算して上
記工作機械の熱変位量としている。このため、本発明で
は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明の効果に加え
て、工作機械の熱変位量を一層正確に算出することがで
きるといった効果が生じる。なお、上記調整値は、例え
ばオペレータが、操作パネル等の調整入力手段によって
入力してもよく、熱変位量算出装置側で、予め設定され
ている手順で決められる調整値を求めてもよい。

【００２６】請求項７記載の発明は、請求項６記載の構
成に加え、上記調整値は時刻に対応して定められてい
て、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値を
選択して使用することを特徴とする。この構成とすれ
ば、例えば１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、算
出された熱変位量と実際の熱変位量との誤差を、一層良
好に自動的に解消することができる。従って、本発明で
は、請求項６記載の発明の効果に加えて、時刻に関わら
ず常に正確な熱変位量を算出することができるといった
効果が生じる。

【００２７】請求項８記載の発明は、請求項６記載の構
成に加え、上記調整値は上記工作機械の環境温度に対応
して定められていて、上記変位量調整手段は該環境温度
に基づいて上記調整値を選択して使用することを特徴と
する。この構成とすれば、工作機械が設置されている場
所の気温すなわち環境温度に応じて、算出された熱変位
量と実際の熱変位量との誤差を、一層良好に自動的に解
消することができる。従って、本発明では、請求項５記
載の発明の効果に加えて、環境温度に関わらず常に正確
な熱変位量を算出することができるといった効果が生じ
る。

【００２８】請求項９記載の発明は、被加工物に加工を
施すための加工手段と、該加工手段と被加工物との相対
位置を変動させる駆動手段とを備えた工作機械に対して
使用され、該工作機械の熱変位量を算出するためのコン
ピュータプログラムを記憶した記憶媒体であって、工作
機械の熱変位量の実測値を検出する実測値検出処理と、
上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理
と、該駆動状態検出処理によって検出された駆動状態に
基づき、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算出
処理と、該変位量算出処理によって算出された熱変位量
と、上記実測値検出処理により検出された上記熱変位量
の実測値とを比較し、上記変位量算出処理によって算出
された熱変位量に対する補正値を算出する補正値算出処
理と、該補正値算出処理によって算出された補正値を所
定の記憶手段に記憶する補正値記憶処理と、上記所定の
記憶手段に記憶された補正値を用いて、上記変位量算出
処理によって算出された熱変位量を補正する変位量補正
処理と、を実行させるコンピュータプログラムを記憶し
たことを特徴とする。

【００２９】本発明の記憶媒体はこのように構成されて
いるので、工作機械に接続されたコンピュータ等の制御
手段に本発明に記憶されたコンピュータプログラムを実
行させれば、請求項１記載の実測値検出手段、駆動状態
検出手段、変位量算出手段、補正値算出手段、補正値記
憶手段、及び変位量補正手段に相当する実測値検出処
理、駆動状態検出処理、変位量算出処理、補正値算出処
理、補正値記憶処理、及び変位量補正処理を実行させる
ことができる。従って、本発明に記憶されたコンピュー
タプログラムを上記制御手段に実行させれば、請求項１
記載の発明と同様の効果が生じる。また、本発明に記憶
された各処理のプログラムに、請求項２，３，４，５，
６，７，または８記載の発明に限定した要件を付加すれ
ば、それを実行させたとき、対応する請求項２，３，
４，５，６，７，または８記載の発明と同様の効果が生
じる。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を参
照して説明することにより、発明の実施の形態を具体的
に説明する。

【００３１】

【実施例】本実施例の工作機械のメカニカルな構成は、
次の検出器４９を設けた点を除いては従来例として図１
３及び図１４に示したものと同じであるので、これらを
使用して工作機械１０のメカニカルな構成の説明は省略
する。

【００３２】図１は、検出器４９の構成を表す概略図で
ある。図１に示すように、検出器４９はテーブル１４の
片隅に固定され、主軸２８に保持された工具Ｔが接触し
たときに接触信号を発生するものである。また、検出器
４９はワークＷに従い最適な位置で計測が行い得るよう
に、Ｚ軸上の位置が変更できるように構成されており、
その位置が変更された場合は、後述のＣＰＵ７２等に記
憶された上記Ｚ軸上の位置に関わるデータが更新され
る。

【００３３】図２は、第１実施例としての工作機械１０
の制御系の構成を表すブロック図である。図２に示すよ
うに、この制御系は、主軸２８の回転を制御するための
主軸制御系５０、主軸２８のＺ軸位置を制御するための
Ｚ軸制御系６０、この制御系の中枢となる本発明の工作
機械の熱変位量算出装置としてのマイコン部７０、操作
パネル２２、検出器４９、及び、テーブル１４のＸ軸位
置を制御するためのＸ軸制御系（図示略）やテーブル１
４のＹ軸位置を制御するためのＹ軸制御系（図示略）等
から構成されている。

【００３４】主軸制御系５０は、主軸モータ３０、主軸
モータ３０に電力を供給するための主軸サーボアンプ５
２、及び主軸サーボアンプ５２の供給電力を制御するた
めの軸制御回路５４からなり、軸制御回路５４はマイコ
ン部７０のＣＰＵ７２からの指示に従って主軸サーボア
ンプ５２の動作を制御する構成である。Ｚ軸制御系６０
は、Ｚ軸モータ３８、Ｚ軸モータ３８に電力を供給する
ためのＺ軸サーボアンプ６２及びＺ軸サーボアンプ６２
の供給電力を制御するための軸制御回路６４からなり、
軸制御回路６４はマイコン部７０のＣＰＵ７２からの指
示に従ってＺ軸サーボアンプ６２の動作を制御する構成
である。また、図示を省略したＸ軸制御系及びＹ軸制御
系も、これら主軸制御系５０並びにＺ軸制御系６０とほ
ぼ同様の構成である。

【００３５】マイコン部７０は、制御プログラム等を格
納しているＲＯＭや入出力ポート等を内蔵するワンチッ
プ型のＣＰＵ７２、ＲＡＭ７４及び時計７６等からな
り、周知のマイクロコンピュータとして構成されてい
る。このマイコン部７０（厳密にはＣＰＵ７２）は、ワ
ークＷに施すべき加工に対応した加工プログラムに従っ
て主軸制御系５０、Ｚ軸制御系６０等を制御して、ワー
クＷに所定の加工を施させるのである。また、マイコン
部７０は操作パネル２２及び検出器４９に接続されてお
り、マイコン部７０は、操作パネル２２または検出器４
９からの入力信号を取得したり、操作パネル２２に信号
を送って操作パネル２２の液晶ディスプレイの画像や文
字の表示を制御することやＬＥＤの点滅を制御すること
等ができる。

【００３６】ＲＡＭ７４は、周知のようにＣＰＵ７２の
ワークエリアとなるが、本実施例では、このＲＡＭ７４
上に図３に示される構成のピッチ誤差補正テーブルが設
けられている。このピッチ誤差補正テーブルは、例えば
ボールネジ機構３６の駆動誤差を補正するためのテーブ
ルである。

【００３７】Ｚ軸移動を受け持つボールネジ機構３６
は、製造公差等によりボールネジ３４の回転量とナット
部３２の移動量（すなわち主軸２８のＺ軸方向移動量）
との誤差が避けられないので、それを補正する必要があ
る。そこで適当な数の補正ポイントを設定し（ボールネ
ジ３４の長さが５００ｍｍで２０ｍｍ毎に補正するとす
れば、補正ポイントは２５箇所となる。）、その補正ポ
イント毎にボールネジ３４の回転による移動量の計算値
と実測値との誤差を求め、その誤差に相当するボールネ
ジ３４の回転量（ピッチ）をピッチ誤差補正テーブルに
書き込んでおき、各補正ポイント毎にそのピッチ分だけ
ボールネジ３４を正あるいは逆回転させることによって
主軸２８のＺ軸位置を正確ならしめている。Ｘ軸及びＹ
軸についても同様である。

【００３８】時計７６は、いわゆる電子時計であって、
年月日時刻を算出してそのデータをＣＰＵ７２に送るこ
とができる。なおＣＰＵ７２は、一定の周期例えば１／
１０００秒毎にカウント値をインクリメントするカウン
タを内蔵していて、そのカウンタを使用することによ
り、例えばある加工の開始から終了までの所要時間のよ
うな、経過時間を計測することもできる。

【００３９】さて、この工作機械１０を駆動すると、例
えばそのＺ軸方向に、ボールネジ３４の膨張等によって
熱変位が発生する。そこで、ＣＰＵ７２は、その熱変位
を補正しつつ加工プログラムを実行するため、以下の処
理を実行している。図４は、ＣＰＵ７２が実行する処理
のメインルーチンを表すフローチャートである。なお、
ＣＰＵ７２は、電源投入後この処理を所定タイミングで
割り込み処理として実行し、加工プログラムの実行等に
よって発生する熱変位量を算出している。

【００４０】図４に示すように、ＣＰＵ７２は処理を開
始すると、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同
様）にて、工作機械１０の駆動状態に基づいてその熱変
位量を算出する熱変位量算出処理を実行し、Ｓ３へ移行
する。Ｓ３では、Ｓ１の熱変位量算出処理で算出される
熱変位量に、実測値に基づいた補正をする必要があるか
否かを判断し、必要のない場合（Ｓ３：ＮＯ）は再びＳ
１へ移行して熱変位量の算出を続行する。また、実測値
に基づいた補正が必要な場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、後述
のＳ５〜Ｓ９の処理へ移行し、熱変位量の実測値を検出
すると共にＳ１で使用される各種パラメータ等を変更し
た後、Ｓ１へ移行する。

【００４１】ここで、Ｓ１の熱変位量算出処理について
説明する。図５は、Ｓ１の熱変位量算出処理の詳細を表
すフローチャートである。本ルーチンでは、先ず、Ｓ１
１にて、電源ＯＦＦの間の移動距離を０と見なす処理を
行う。後述のように、過去に熱変位量が算出されてその
影響が現在も残存している場合、その影響を考慮して工
作機械１０の熱変位量を算出する必要がある。また、こ
のような熱変位量は、工場の休憩時間等に工作機械１０
の電源がＯＦＦされた後にも残存している場合がある。
そこで、このＳ１１では、電源がＯＦＦされていた間に
おける主軸２８のＺ軸方向の移動距離を０とするのであ
る。

【００４２】続くＳ１２では、時計７６の出力に基づ
き、所定のサンプリングタイム（ａ分間隔とする）とな
ったか否かを判断する。そして、サンプリングタイムで
なければ（Ｓ１２：ＮＯ）そのまま待機し、サンプリン
グタイムであれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）Ｓ１３へ移行す
る。Ｓ１３では、加工プログラムの実行状態等から工作
機械１０の駆動状態を検出し、それに基づいてサンプリ
ングタイム間における主軸２８のＺ軸方向の移動距離を
算出する。その後、Ｓ１４へ移行し、飽和熱変位量とし
ての最大変位量Ｌを次のように算出する。

【００４３】工作機械１０の駆動を続けることによって
温度が上昇すると、やがて発熱量と放熱量とが均衡す
る。このときの熱変位量が最大変位量Ｌである。工作機
械１０を一定の状態で駆動し続けた場合、最大変位量Ｌ
は、主軸２８の単位時間当たりの平均移動距離に対して
図６に示す対応関係を有する。図６に示すように、平均
移動距離が増加するに従って最大変位量Ｌも増加する。
また、この対応関係は、平均移動距離が所定値以上とな
ると傾きがなだらかになる折れ線グラフによって表され
る。これは、主軸２８が高速で移動すると、空冷効果に
よって放熱量が増加し、熱変位が抑制されるためであ
る。Ｓ１４では、Ｓ１３にて算出した移動距離を単位時
間当たりの平均移動距離（ここではmm/min）に換算し、
図６のマップを参照して対応する最大変位量Ｌを算出す
るのである。なお、図６のマップは、数式やデータテー
ブルの形態でＣＰＵ７２に格納されてもよい。

【００４４】続くＳ１５では、次のようにしてサンプリ
ングタイム間の熱変位量ｌを算出する。図７に例示する
ように、最大変位量がＬ_1aであった場合、工作機械１０
駆動中の熱変位量ｌは、直線ｌ＝Ｌ_1aに対する漸近線１
０２を描く。また、熱変位量ｌが最大変位量Ｌ_1aに達し
た後（図７ではｔ＝８ｈｏｕｒの時点）、工作機械１０
を停止すると、熱変位量ｌは直線ｌ＝０に対する漸近線
１０４を描く。ここで、漸近線１０２は、 ｌ＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γｔ）｝ ……（１） で、漸近線１０４は、 ｌ＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（−γｔ） ……（２） で、それぞれ表される。但し、γは工作機械１０固有の
定数であり、ｔ及びｌの単位はそれぞれｈｏｕｒ，μｍ
である。従って、この式より、工作機械１０の駆動開始
後ａ分後の熱変位量ｌ_1aは、 ｌ_1a＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ となる。また、工作機械１０停止後ａ分後の熱変位量ｌ
_-1a は、 ｌ_-1a ＝Ｌ_1a・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） となる。Ｓ１５では、主に式（１）を用いてサンプリン
グタイム間の熱変位量ｌを算出する。更に、続くＳ１６
では、後述の保持時間以内の熱変位量ｌを加算して、次
のように総熱変位量を算出した後、前述のＳ３（図４）
へ移行する。

【００４５】本実施例では、サンプリングタイム間の移
動距離に基づいて熱変位量ｌを算出した場合（Ｓ１３〜
Ｓ１５）、熱変位量ｌはその後式（２）に従って減少す
るものと考える。すなわち、図８（Ａ）に曲線２０１で
例示するように、時刻０から時刻１ａまでの間の移動距
離に基づいて算出された熱変位量ｌ_1aの時刻１ａにおけ
る値ｌ_1a-1は、前述のように、 ｌ_1a-1＝Ｌ_1a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ となる。但し、Ｌ_1aは時刻１ａのサンプリングタイムに
て算出された最大変位量である。そして、時刻２ａにお
ける熱変位量ｌ_1aの値ｌ_1a-2は、式（２）より、 ｌ_1a-2＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） 以下同様に、時刻３ａ，時刻４ａにおける熱変位量ｌ_1a
の値ｌ_1a-3，ｌ_1a-4は、 ｌ_1a-3＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・２ａ／６０） ｌ_1a-4＝ｌ_1a-1・ｅｘｐ（−γ・３ａ／６０） となる。同様に、時刻１ａから時刻２ａまでの間の移動
距離に基づいて最大変位量Ｌ_2aが算出されたとすると、
それに対応する熱変位量ｌ_2aは図８（Ｂ）に曲線２０２
で例示するように変化し、その時刻２ａ，３ａ，４ａに
おける値ｌ_2a-1，ｌ_2a-2，ｌ_2a-3は、それぞれ、 ｌ_2a-1＝Ｌ_2a・｛１−ｅｘｐ（−γ・ａ／６０）｝ ｌ_2a-2＝ｌ_2a-1・ｅｘｐ（−γ・ａ／６０） ｌ_2a-3＝ｌ_2a-1・ｅｘｐ（−γ・２ａ／６０） となる。Ｓ１６では、このようにして算出された熱変位
量ｌ_1a，ｌ_2a，……のその時刻における値を加算して総
熱変位量を算出するのである。例えば、時刻１ａ，２
ａ，３ａ，４ａ，５ａ，……のサンプリングタイム間の
移動距離に基づいて、図８（Ｃ）に曲線２０１，２０
２，２０３，２０４，２０５，……で例示する熱変位量
ｌが算出されたとすると、Ｓ１６で算出される総熱変位
量は、図８（Ｃ）に曲線２００で例示するように変化す
る。

【００４６】また、各時刻で算出された熱変位量ｌは、
前述のように時間の経過に伴って減少するので、Ｓ１５
にて算出してから所定の時間（例えば１２０分）を経過
した熱変位量ｌが総熱変位量に及ぼす影響は無視するこ
とが可能となる。そこで、ＣＰＵ７２は、上記所定の時
間を保持時間としてＲＯＭに記憶しており、保持時間以
内に算出された熱変位量ｌについてのみ上記加算を行っ
て総熱変位量を算出している。このため、Ｓ１６の処理
で加算しなければならない熱変位量ｌの個数は、１２０
／ａ＋１以下の自然数に押さえられ、その算出処理に関
わる負担を小さくすることができる。従って、その処理
に関わるソフト構成等を簡略化すると共に処理速度を向
上させることができる。

【００４７】また、ＣＰＵ７２は、各時刻で算出された
熱変位量ｌを、それを算出した時刻と対応づけてＲＡＭ
７４のテーブルに記憶しており、その記憶内容を電源Ｏ
ＦＦの間にも、図示しないバックアップ電源により保持
している。このため、電源が一旦ＯＦＦされて再びＯＮ
されたときには、Ｓ１１にて電源ＯＦＦの間の移動距離
を０（従って熱変位量ｌも０）と見なすと共に、Ｓ１６
へ移行して、前回の電源ＯＮの期間中に算出された熱変
位量ｌの内、算出されてから保持時間を経過していない
ものの影響を加算して総熱変位量を算出することができ
る。

【００４８】図４へ戻って、Ｓ３にて実測値に基づいた
補正が必要と判断すると、Ｓ５へ移行して次の実測値検
出処理を実行する。なお、Ｓ３にて実測値に基づいた補
正が必要と判断する場合としては、工作機械１０の駆動
開始から所定時間が経過した場合と、操作者が加工後の
ワークＷの寸法誤差をノギス等によって測定し、その寸
法誤差等を熱変位量の実測値として操作パネル２２から
入力操した場合とがある。以下の説明では、前者の場合
を例にとって先に説明し、後に後者の場合を説明する。
また、上記所定時間とは、工作機械１０に充分に実測可
能な熱変位が発生するまでの駆動時間であり、以下の説
明では仮にａ分間（例えば３０分）とする。

【００４９】駆動開始からａ分経過してＳ５へ移行した
とき、Ｓ５の実測値検出処理では、Ｚ軸制御系６０，及
び，Ｘ軸制御系，Ｙ軸制御系を駆動して、主軸２８に保
持された工具Ｔを検出器４９に接触させる。ＣＰＵ７２
は、検出器４９から接触信号を受信して上記接触を確認
するまでに必要としたＺ軸制御系６０の駆動量を算出
し、工作機械１０に熱変位が発生していないときに必要
とされる計算上の上記駆動量と比較する。そして、その
比較結果に基づき、工作機械１０の熱変位量の実測値
（Ｚ軸方向）を検出するのである。

【００５０】実測値の検出後は、Ｓ７の補正値算出処理
を実行する。この処理では、Ｓ１にて算出した総熱変位
量（以下、算出値という）と、Ｓ５にて検出した実測値
とを比較し、上記算出値に対する補正値を算出する。続
くＳ９では、Ｓ７にて算出した補正値に基づいて、Ｓ１
にて使用される各種パラメータ（数式等を含む）を変更
し、ＲＡＭ７４の所定領域に記憶する（パラメータ変更
処理）。

【００５１】ここで、Ｓ７，Ｓ９における処理の形態と
しては、上記算出値と上記実測値との差を補正値として
利用する形態と、両者の比を補正値として利用する形態
とがあり、操作パネル２２設定により所望の形態を選択
することができる。図９（Ａ），（Ｂ）では、実測値に
よる補正を行わない場合における熱変位量ｌの算出値の
変化を実線で表しており、時刻ｔ0 （工作機械１０の駆
動開始からａ分後）にて検出された実測値を■で表して
いる。

【００５２】算出値と実測値との差を利用する場合は、
図９（Ａ）に例示するように、実測値から算出値を引い
た差Δｌを補正値として算出し（Ｓ７）、Ｓ１５で使用
される式（１），（２）にそれぞれ上記Δｌを加算する
処理を行う（Ｓ９）。このＳ５〜Ｓ９の処理を実行して
再びＳ１へ移行することにより、Ｓ１の処理にて算出さ
れる総熱変位量を、図９（Ａ）に点線で示すように補正
することができる。

【００５３】算出値と実測値との比を利用する場合は、
図９（Ｂ）に例示するように、実測値ｌ2 と算出値ｌ1
との比ｌ2 ／ｌ1 を補正値として算出し（Ｓ７）、Ｓ１
５で使用される式（１），（２）にそれぞれ上記ｌ2 ／
ｌ1 を乗算する処理を行う（Ｓ９）。このＳ５〜Ｓ９の
処理を実行して再びＳ１へ移行することにより、Ｓ１の
処理にて算出される総熱変位量を、図９（Ｂ）に点線で
示すように補正することができる。算出値と実測値との
差を補正値として利用する場合と、両者の比を利用する
場合とでは、各々次のような利点があり、このため、操
作者が操作パネル２２により所望の形態を選択できるよ
うになっている。なお、以下に述べるように、算出値及
び実測値の絶対値が小さい場合は差を利用した方が、両
者の絶対値が大きい場合は比を利用した方が有利であ
る。そこで、算出値または実測値の絶対値が小さいとき
は両者の差を補正値として利用する形態を、その絶対値
が大きいときは両者の比を補正値として利用する形態
を、それぞれ自動的に選択するように構成してもよい。
更に、差でも比でもない他の形態を採用してもよい。

【００５４】算出値及び実測値の絶対値がきわめて小さ
いと、両者の比の値には僅かな測定誤差も反映されてし
まう。このため、算出値と実測値との比を補正値として
算出し、その値をＳ１にて算出される総熱変位量に乗算
または除算する場合、時刻ｔ0 以外の時点でＳ１にて大
きい総熱変位量が算出されたときには、測定誤差等がそ
の算出値に乗算または除算されて大きく反映される可能
性がある。これに対して、図９（Ａ）のように算出値と
実測値との差を補正値として利用すれば、Ｓ１にて算出
される総熱変位量の絶対値に関わらず、常に同量の補正
を行うことができる。従って、この場合、補正値の算出
の基礎となる算出値及び実測値の絶対値がきわめて小さ
い場合にも、正確な熱変位量を算出することができる。

【００５５】算出値及び実測値の絶対値がきわめて大き
いと、両者の差の絶対値も大きくなる傾向がある。この
ため、算出値と実測値との差を補正値として利用した場
合、時刻ｔ0 以外の時点でＳ１にて小さい総熱変位量が
算出されたときには同様の補正値を使用するのが困難に
なる。例えば、補正後の熱変位量が負になることもあ
る。これに対して、図９（Ｂ）のように算出値と実測値
との比を補正値として利用すれば、Ｓ１にて小さい総熱
変位量が算出されたときには、それに応じた少量の補正
を行うことができる。従って、この場合、補正値の算出
の基礎となる算出値及び実測値の絶対値がきわめて大き
い場合にも、正確な熱変位量を算出することができる。

【００５６】なお、寸法誤差等の熱変位量の実測値が操
作パネル２２から入力されて、Ｓ３に肯定判断した場合
は、Ｓ５にてその入力値を読み込む（実測値検出処
理）。そして、続くＳ７，Ｓ９では、読み込んだ実測値
と上記算出値との間で前述と同様の処理を行う。

【００５７】以上説明したように、本実施例のマイコン
部７０では、工作機械１０の熱変位量の実測値を検出し
（Ｓ５）、熱変位量算出処理（Ｓ１）にて算出される総
熱変位量をその実測値に基づいて補正している（Ｓ７，
Ｓ９）。このため、個々の工作機械の特性や使用環境に
応じて正確な熱変位量を算出することができる。

【００５８】しかも、本実施例では、熱変位量の実測値
をそのまま使用するのではなく、上記実測値から補正値
を算出し、Ｓ１にて算出される総熱変位量をその補正値
を用いて補正している。このため、工作機械１０の駆動
開始から所定時間後（例えばａ分後）に上記実測値を一
度検出すれば、後はその実測値から算出された補正値を
用いて充分に正確な熱変位量を算出することができる。
すなわち、本実施例のように検出器４９を用いて熱変位
量の実測値を検出する場合、その検出時にはワークＷへ
の加工を一旦中断しなければならないが、本実施例では
このような中断を一回行うだけでよく、工作機械１０の
作業能率を良好に向上させることができる。また、本実
施例では工作機械１０を始動する度に、実測値に基づい
た補正を自動的に行うことができるので、工作機械１０
の特性や使用環境の変化に応じて、一層正確な熱変位量
を一層容易に算出することができる。

【００５９】なお、上記実施例において、主軸２８が加
工手段に、ボールネジ機構３６及びＺ軸制御系６０，Ｘ
軸制御系，Ｙ軸制御系が駆動手段及び加工手段移動手段
に、検出器４９が加工手段検出手段に、ＲＡＭ７４が所
定の記憶手段に、ＣＰＵ７２が駆動状態検出手段，変位
量算出手段，実測値検出手段，補正値算出手段，補正値
記憶手段，及び変位量補正手段に相当し、ＣＰＵ７２の
処理の内、Ｓ１３が駆動状態検出手段に、Ｓ１４〜Ｓ１
６が変位量算出手段に、Ｓ５が実測値検出手段に、Ｓ７
が補正値算出手段に、Ｓ９が補正値記憶手段及び変位量
補正手段に、それぞれ相当する処理である。

【００６０】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
１０は第２実施例としての工作機械１０の制御系の構成
を表すブロック図である。なお、本実施例の工作機械１
０もメカニカルな構成は第１実施例と同じであり、制御
系の構成は次の点で異なる。すなわち、図１０に示すよ
うに、マイコン部７０は前述の構成に加えてインタフェ
ース（Ｉ／Ｆ）７８を備えており、このインタフェース
７８を介してパソコン８０に接続されている。パソコン
８０は、制御プログラム等を格納しているＲＯＭや入出
力ポート等を内蔵するワンチップ型のＣＰＵ８２、ＲＡ
Ｍ８４、時計８６、及びマイコン部７０と接続されるイ
ンタフェース（Ｉ／Ｆ）８８等からなり、周知のマイク
ロコンピュータとして構成されている。また、パソコン
８０には、キーボード９１及びＣＲＴ９２も接続されて
いる。

【００６１】この制御系では、加工プログラムに基づい
て、マイコン部７０が工作機械１０を制御しており、マ
イコン部７０からパソコン８０へは主軸２８の移動距離
等、総熱変位量の算出に必要なデータを初め、検出器４
９を介して検出した熱変位量の実測値、操作パネル２２
を介して入力された熱変位量の実測値等が送信される。
また、パソコン８０は以下の処理によって工作機械１０
の熱変位量（総熱変位量）を算出し、算出した総熱変位
量をマイコン部７０へ送信する。すると、マイコン部７
０は、送信された総熱変位量に基づき、補正を行いつつ
上記加工プログラムを実行する。

【００６２】パソコン８０（厳密にはＣＰＵ８２）は、
前述の図４とほぼ同様の処理を実行するのであるが、Ｓ
１の熱変位量算出処理及びＳ５の実測値検出処理は、自
らがＺ軸制御系６０等を制御するのではなく、マイコン
部７０と上記データや駆動指令等を送受信することによ
って実行する。例えば、Ｓ１の熱変位量算出処理は、図
１１に示すようになる。なお、この熱変位量算出処理
は、図５に示した熱変位量算出処理と殆ど同じであるの
で、異なる部分についてのみ説明する。

【００６３】Ｓ１３に代えて実行されるＳ１３ａでは、
移動距離をＣＰＵ８２が自ら算出するのではなく、マイ
コン部７０から送信される移動距離を読み込む。また、
Ｓ１６に代えて実行されるＳ１６ａでは、総熱変位量を
Ｓ１６と同様に算出した後、その総熱変位量をマイコン
部７０に送信する。その他の処理は第１実施例と同様で
あるので、図５で使用した符号をそのまま使用して詳細
な説明を省略する。パソコン８０は、Ｓ５の実測値検出
処理も、同様の送受信によって実行する。

【００６４】このように構成された本実施例でも、第１
実施例とほぼ同様の作用・効果が生じる。なお、本実施
例でもＣＰＵ８２は、各時刻で算出された熱変位量ｌ
を、それを算出した時刻と対応づけてＲＡＭ８４のテー
ブルに記憶するが、この記憶内容は必ずしもバックアッ
プしなくてもよい。これは、工作機械１０の電源をＯＦ
Ｆしてもパソコン８０の電源をＯＮに保持しておけば、
記憶内容は消失しないからである。また、本実施例で
は、インタフェース８８を介して接続される工作機械１
０を変更すれば、一つのパソコン８０によって複数の工
作機械１０に対する総熱変位量の算出を行うことができ
る。

【００６５】以上、実施例を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例になんら限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施
することができる。例えば、上記実施例では、主軸２８
のＺ軸方向の移動距離から工作機械１０のＺ軸方向の熱
変位量を算出しているが、主軸２８が回転すると主軸２
８自身に熱変位が発生する。そこで、主軸モータ３０の
回転量を移動距離として算出して、その移動距離からＺ
軸方向の熱変位量を算出してもよい。また、図５または
図１１の処理によって算出された前述の総熱変位量に、
主軸２８の回転量から算出した熱変位量を加算して、工
作機械１０全体としてのＺ軸方向の熱変位量を算出して
もよい。この場合、Ｚ軸方向の熱変位量を一層正確に算
出することができる。更に、本発明はワークＷを移動さ
せる機構に適用してもよい。

【００６６】更に、工作機械１０の熱変位量には、主軸
２８の移動距離や駆動時間の他、種々の条件が影響を及
ぼす。例えば朝等の気温が比較的低いとき等では工作機
械１０の温度上昇が緩やかになり、算出された総熱変位
量と実際の熱変位量との誤差が無視できない程度になる
こともある。そこで、例えば図５のＳ１６を図１２のよ
うに変更し、各種調整を行えるようにしてもよい。

【００６７】すなわち、Ｓ６１では、Ｓ１６と同様に総
熱変位量を算出する。続くＳ６２では、ＣＰＵ７２は、
Ｓ６１で算出した総熱変位量に対する調整の要否を判断
する。この要否判断は、（１）操作パネル２２を介して
調整値が入力されている、（２）時刻に対応して設定さ
れた調整値がある、（３）環境温度に対応して調整値を
使用する必要がある、等の条件が成立しているか否かに
よってなされる。条件が成立していれば、調整要（Ｓ６
２：ＹＥＳ）であり、Ｓ６３にて総熱変位量に調整値を
加算あるいは減算して調整する。一方、調整不要（Ｓ６
２：ＮＯ）であれば、Ｓ６１にて算出された総熱変位量
をそのまま保持してＳ３（図４）の処理へ移行する。

【００６８】この場合、例えば、調整値を時刻に対応し
て定めれば、１日の時間帯（朝、昼、夜等）に応じて、
算出された総熱変位量と実際の熱変位量との誤差を、一
層良好に自動的に解消することができる。従って、時刻
に関わらず常に正確な総熱変位量を算出することができ
る。また、調整値を工作機械１０の環境温度に対応して
定めれば、工作機械１０が設置されている場所の気温す
なわち環境温度に応じて、算出された総熱変位量と実際
の熱変位量との誤差を、一層良好に自動的に解消するこ
とができる。従って、環境温度に関わらず常に正確な総
熱変位量を算出することができる。なお、図５のＳ１
５，図１１のＳ１５またはＳ１６ａをこのように変更し
ても同様の効果が生じる。

【００６９】また、上記各実施例では、工具Ｔを検出器
４９に接触させることによって主軸２８が所定位置に移
動したことを検出し、そのときのＺ軸制御系６０の駆動
量に基づいて熱変位量の実測値を検出しているが、実測
値検出手段としてはこの他種々の構成を採用することが
できる。例えば、工具Ｔを介さずに主軸２８を検出器４
９に直接接触させてもよく、操作パネル２２からの入力
値の読み取りまたは検出器４９による実測値の検出の一
方のみを行ってもよく、主軸２８を側方から撮影し、画
像処理等によって熱変位量の実測値を検出してもよい。
但し、上記実施例の検出器４９を用いた構成を採用すれ
ば、検出器４９を増設しただけの簡単な構成によって、
工作機械１０の熱変位量の正確な実測値を自動的に容易
に検出することができる。従って、装置の構成を簡略化
して製造コストを低減すると共に、一層正確かつ容易に
上記パラメータを算出することができる。

【００７０】更に、Ｓ５〜Ｓ９の処理へ移行して検出器
４９による熱変位量の実測を行うタイミングも、上記の
他種々考えられる。例えば、所定時間毎に繰り返し移行
してもよく、操作パネル２２が所定の手順で操作された
ときに移行して、検出器４９による実測を行ってもよ
い。また、熱変位量算出処理には種々の形態が考えら
れ、例えば、最大変位量Ｌを使用しない処理によって熱
変位量を算出してもよい。

【００７１】また更に、上記各実施例では、図４，図
５，図１１，または図１２の処理を実行するためのプロ
グラムをＣＰＵ７２または８２のＲＯＭに記憶している
が、これらのプログラムはフロッピディスクやＣＤ−Ｒ
ＯＭ等の記憶媒体に記憶しておいてもよいことはいうま
でもない。この場合、一般のコンピュータ等、任意の制
御手段に上記処理を実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の工作機械の検出器の構成を表す概略
図である。

【図２】 第１実施例の工作機械の制御系の構成を表す
ブロック図である。

【図３】 その工作機械のピッチ誤差補正テーブルの構
成を表す説明図である。

【図４】 その工作機械のＣＰＵが実行する処理のメイ
ンルーチンを表すフローチャートである。

【図５】 その処理における熱変位量算出処理を表すフ
ローチャートである。

【図６】 最大変位量の算出に使用するマップの構成を
表す説明図である。

【図７】 最大変位量に対応した熱変位量の経時変化を
例示する説明図である。

【図８】 熱変位量から総熱変位量を算出する処理を例
示する説明図である。

【図９】 実測値による熱変位量の補正を例示する説明
図である。

【図１０】 第２実施例の工作機械の制御系の構成を表
すブロック図である。

【図１１】 その工作機械に接続されたパソコンが実行
する熱変位量算出処理を表すフローチャートである。

【図１２】 熱変位量算出処理の更に他の形態を表すフ
ローチャートである。

【図１３】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。

【図１４】 実施例および従来例の工作機械の構成を表
す説明図である。

【符号の説明】

１０…工作機械 １４…テーブル １６…ＡＴＣマ
ガジン ２０…本体 ２８…主軸 ３０…主軸モータ ３６…ボール
ネジ機構 ３８…Ｚ軸モータ ４９…検出器 ６０…Ｚ軸
制御系 ７０…マイコン部 ７２，８２…ＣＰＵ ７
４，８４…ＲＡＭ ７６，８６…時計 ８０…パソコン

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に加工を施すための加工手段
   と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
   動手段とを有する工作機械に装備され、該工作機械の熱
   変位量を算出する工作機械の熱変位量算出装置であっ
   て、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出手段
   と、 該駆動状態検出手段が検出した駆動状態に基づき、上記
   工作機械の熱変位量を算出する変位量算出手段と、 上記工作機械の熱変位量の実測値を検出する実測値検出
   手段と、 上記変位量算出手段が算出した熱変位量と、上記実測値
   検出手段が検出した上記熱変位量の実測値とを比較し、
   上記変位量算出手段が算出した熱変位量に対する補正値
   を算出する補正値算出手段と、 該補正値算出手段が算出した補正値を記憶する補正値記
   憶手段と、 該補正値記憶手段に記憶された補正値を用いて、上記変
   位量算出手段が算出した熱変位量を補正する変位量補正
   手段と、 を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位量算出装
   置。
2. 【請求項２】 上記補正値算出手段が、上記変位量算出
   手段が算出した熱変位量と、上記実測値検出手段が検出
   した上記熱変位量の実測値との比を補正値として算出
   し、 上記変位量補正手段が、上記変位量算出手段が算出した
   熱変位量を、上記補正値を乗算または除算することによ
   って補正することを特徴とする請求項１記載の工作機械
   の熱変位量算出装置。
3. 【請求項３】 上記補正値算出手段が、上記変位量算出
   手段が算出した熱変位量と、上記実測値検出手段が検出
   した上記熱変位量の実測値との差を補正値として算出
   し、 上記変位量補正手段が、上記変位量算出手段が算出した
   熱変位量を、上記補正値を加算または減算することによ
   って補正することを特徴とする請求項１記載の工作機械
   の熱変位量算出装置。
4. 【請求項４】 上記実測値検出手段が、 上記加工手段が上記被加工物に対する所定位置に相対移
   動したとき、その加工手段を検出する加工手段検出手段
   と、 上記駆動手段を制御して、上記加工手段を上記加工手段
   検出手段に検出される位置まで相対移動させる加工手段
   移動手段と、 を備え、該加工手段移動手段により、上記加工手段を上
   記加工手段検出手段に検出される位置まで相対移動させ
   るのに必要とした上記駆動手段の駆動量と、工作機械に
   熱変位が発生していないときに必要とされる上記駆動量
   とを比較し、その比較結果に基づいて上記実測値を検出
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   工作機械の熱変位量算出装置。
5. 【請求項５】 上記実測値検出手段が、上記工作機械の
   駆動開始から所定時間後に上記実測値を検出し、 その都度、上記補正値算出手段が上記補正値を算出し、
   上記補正値記憶手段に記憶された補正値を更新すること
   を特徴とする請求項４記載の工作機械の熱変位量算出装
   置。
6. 【請求項６】 上記熱変位量に影響を及ぼす条件に対応
   して定められた調整値を、上記変位量補正手段によって
   補正された熱変位量に加算または減算して上記工作機械
   の熱変位量とする変位量調整手段を、 更に備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
   記載の工作機械の熱変位量算出装置。
7. 【請求項７】 上記調整値は時刻に対応して定められて
   いて、上記変位量調整手段は時刻に基づいて上記調整値
   を選択して使用することを特徴とする請求項６記載の工
   作機械の熱変位量算出装置。
8. 【請求項８】 上記調整値は上記工作機械の環境温度に
   対応して定められていて、上記変位量調整手段は該環境
   温度に基づいて上記調整値を選択して使用することを特
   徴とする請求項６記載の工作機械の熱変位量算出装置。
9. 【請求項９】 被加工物に加工を施すための加工手段
   と、該加工手段と被加工物との相対位置を変動させる駆
   動手段とを備えた工作機械に対して使用され、該工作機
   械の熱変位量を算出するためのコンピュータプログラム
   を記憶した記憶媒体であって、 工作機械の熱変位量の実測値を検出する実測値検出処理
   と、 上記工作機械の駆動状態を検出する駆動状態検出処理
   と、 該駆動状態検出処理によって検出された駆動状態に基づ
   き、上記工作機械の熱変位量を算出する変位量算出処理
   と、 該変位量算出処理によって算出された熱変位量と、上記
   実測値検出処理により検出された上記熱変位量の実測値
   とを比較し、上記変位量算出処理によって算出された熱
   変位量に対する補正値を算出する補正値算出処理と、 該補正値算出処理によって算出された補正値を所定の記
   憶手段に記憶する補正値記憶処理と、 上記所定の記憶手段に記憶された補正値を用いて、上記
   変位量算出処理によって算出された熱変位量を補正する
   変位量補正処理と、 を実行させるコンピュータプログラムを記憶したことを
   特徴とする記憶媒体。