JP4471485B2

JP4471485B2 - Correction method for thermal displacement between two feed screws

Info

Publication number: JP4471485B2
Application number: JP2000343372A
Authority: JP
Inventors: 鈴木重啓
Original assignee: Enshu Co Ltd
Current assignee: Enshu Co Ltd
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2020-11-10
Also published as: JP2002144192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送りねじの熱変位補正方法に係り、特に、送りねじの両端２点位置をワーク幅に対応して調節させ、この２点位置間のストローク誤差補正を行う送りねじの２点間熱変位補正方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械における送りねじの熱変位補正方法として、本願出願人が開発した特開平１１−２５４２７３号公報に見るものが提案されている。
【０００３】
上記特開平１１−２５４２７３号公報は、送りねじの全長の真の値と、送りねじの両端２点の機械原点からの距離とを測定して、真の値からの誤差を求め、上記誤差から原点シフト量及びピッチ誤差補正値を決定してストローク全域の誤差補正を行う２点間熱変位補正方法である。これにより、先ず、送りねじの全長の真の値と、送りねじの両端２点の機械原点からの距離とを測定して、真の値からの誤差を求める。続いて、上記誤差から原点シフト量及びピッチ誤差補正値を決定する。これにより、送りねじの２点間についてのストローク全域の誤差補正を正確に行うことができる。
【０００４】
上記送りねじの２点間設定は、固定式であるから、ワークの大小幅に関係ないものになっている。これがため、２点間設定距離に、ワーク幅が接近した関係にあるときは、両者の接近で熱変位補正が正確に実行される。しかし、２点間設定距離に対して、ワーク幅が極端に狭いと、加工に不要なストローク部分が拡大するため、折角２点間設定して熱変位補正しても、補正誤差を拡大するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の２点間熱変位補正方法に見られる問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的とするところは、、送りねじの両端２点位置をワーク幅に対応して調節させ、この２点位置間のストローク誤差補正を行う送りねじ２点間熱変位補正方法とこの装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の請求項１の送りねじ２点間熱変位補正方法は、送りねじの全長の真の値と、送りねじの両端２点の機械原点からの距離とを測定して、真の値からの誤差を求め、上記誤差から原点シフト量及びピッチ誤差補正値を決定してストローク全域の誤差補正を行う送りねじ２点間熱変位補正方法において、上記送りねじの両端２点位置をワーク幅に接近した関係に調節させ、上記２点位置間のストローク誤差補正を行うことを特徴とする。
【０００８】
【作用】
上記請求項１に記載の送りねじ２点間熱変位補正方法は、上記送りねじの２点間設定は、調節式であるから、ワークの大小幅に関連して調節できる。これがため、２点間設定距離
を、ワーク幅に接近した関係に調節すれば、両者の接近で熱変位補正がより一層正確に実行される。したがって、２点間設定距離に対して、ワーク幅に二つのセンサを接近させて、加工に不要なストローク部分を縮小するため、２点間設定距離の補正誤差が最小値に抑制され、従来の送りねじ熱変位補正方法にない、正確無比な送りネジの熱変位補正が行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態を参照して説明する。図１は本発明の送りねじ２点間熱変位補正方法を実施する送りねじ２点間補正装置の正面図であり、図２は送りねじ２点間熱変位補正方法の作用線図である。また、図３は送りねじ２点間検出手段の平面図であり、図４は２点間検出手段の左側面図である。
【００１１】
図１〜図４により送りねじ２点間熱変位補正方法とこれを実施する送りねじ２点間熱変位補正装置１００について説明する。図１において、工作機械の移動体の１つとなるテーブル１０には、送りねじ１２が螺合しており、この送りねじ１２の正逆転でテーブル１０が左右移動される。上記送りねじ１２の片側には、引張ベアリング１４が支持されている。上記固定側ベアリング１６の送りねじ１２には、パルスモータＰＭが連結されている。上記パルスモータＰＭは、ＮＣ制御装置２０からの送り指令により、テーブル１０を指定方向に所定量だけ送り制御する。このとき、送りねじ１２が熱変位していると、真の長さと異なるために、パルスモータＰＭの回転に対するテーブル１０の移動量に誤差を生ずる。
【００１２】
本発明は、上記テーブル１０の移動量の熱変位誤差をワーク幅に対応して補正するものである。上記テーブル１０は、機械原点(О)から僅か離れた測定点(О１)と、ストローク端(О３)の少し手前の測定点(О２)とが、テーブル１０の通過時に、２点間検出手段となる位置検出センサＳにより検出される。上記位置検出センサＳは、機械本体に固着した近接スイッチで、テーブル１０上の測定点(О１)と測定点(О２)に配置した磁石片Ｍ１，Ｍ２を検出して検出信号をＮＣ制御装置２０に送り込むようになっている。
【００１３】
上記位置検出センサＳと各磁石片Ｍ１，Ｍ２との取付け構成は、図３と図４に示している。位置検出センサＳは、磁気式の近接スイッチであって、機械本体の固定側１に取付体２をボルト５で締付け固着されている。他方の二つの磁石片Ｍ１，Ｍ２は、テーブル１０の側面にその移動方向に向けた断面コ型のガイドバー３０を付設し、これに移動調節可能に取付けられている。その取付け構造は、ガイドバー３０の溝３０ａ内にボルト３１，３２と螺合するナット体３４．３５を嵌め、このボルトの頭部側に磁石片Ｍ１，Ｍ２を付設した磁石取付体３６，３７を係合させ、ナット体に締付て所定位置に固着している。従って、上記磁石片Ｍ１，Ｍ２の取付位置となる測定点(О１)と測定点(О２)は、上記ボルト３１，３２を緩め、磁石取付体３６，３７を左右移動方向に連続して微調節することができる。
【００１４】
上記テーブル１０の移動量Ｌと、各測定点(О１)と測定点(О２)との関係図を、図２に示す。テーブル１０の移動量Ｌは、機械原点(О)から僅か離れた測定点(О１)までの距離を(Ｌ１)とし、機械原点(О)から測定点(О２)までの距離を(Ｌ２)とする。これに対し、テーブル１０の移動量Ｌに対する真の値(Ｅ)からの誤差±△Ｅを縦軸で示し、測定点(О１)の誤差−△Ｅ１となり、測定点(О２)の誤差は＋△Ｅ２となる誤差曲線Ｅ´で表される。上記誤差曲線Ｅ´は、機械原点(О)から僅か離れた測定点(О１)と、機械原点(О)からストローク端(О３)に近い測定点(О２)までの２点間の距離を各々測定し、真の値(Ｅ)のテーブル送り量に対する実際の送り量との誤差±△Ｅを求めることで求められ、原点シフト量及びピンチ誤差補正値を決定する。これにより、ストローク全域にわたり誤差の補正が可能となる。
【００１５】
本発明の送りねじ２点間熱変位補正方法を実施する送りねじ２点間熱変位補正装置１００は、上記のように構成されており、以下のように作用する。
先ず、レーザー測定器等により通常のピンチ誤差補正を行う。上記誤差補正の直後に、移動体１０の機械原点(О)から測定点(О１)，測定点(О２)までの距離(Ｌ１)，(Ｌ２)の測定を位置検出センサＳにより行う。これを真の値(Ｅ)として記憶させる。
次に、加工後或いは加工中に、移動体１０の機械原点(О)から測定点(О１)，測定点(О２)までの距離(Ｌ１´)，(Ｌ２´)の測定を位置検出センサＳにより行う。これを真の値(Ｅ´)とし、図２に示す。ここで、(Ｌ２´−Ｌ２)−(Ｌ１´−Ｌ１)／(Ｌ２−Ｌ１)＝△Ｌ２−△Ｌ１／Ｌ２−Ｌ１から、△Ｌ２−△Ｌ１／Ｌ２−Ｌ１＝磁石片Ｍ１，Ｍ２の取付位置２点間の伸び量／磁石片Ｍ１，Ｍ２の取付位置２点間の真の距離となり、実測値(Ｅ´)の勾配が決る。また、△Ｅ＝△Ｌ１−(△Ｌ２−△Ｌ１／Ｌ２−Ｌ１)×Ｌ１となり、機械原点(О)での座標補正量を求めることができる。
【００１６】
以上のように、送りねじ２点間熱変位補正方法の基本は、送りねじの全長の真の値と、送りねじの両側２点の機械原点(О)からの距離を各々測定して、真の値からの誤差を求める。上記誤差から原点シフト量及びピンチ誤差補正値を決定する。これにより、送りねじのストローク全域にわたる誤差補正を高精度に行う。
【００１７】
そして、特に、本発明の送りねじ２点間熱変位補正方法は、上記送りねじの２点間設定が調節式であるから、ワークの大小幅に関連して調節できる。これがため、移動体１０の機械原点(О)から測定点(О１)，測定点(О２)における２点間設定距離を、ワークＷの幅Ｗ１に接近した関係に調節すれば、両者の接近で熱変位補正が更に一層正確に実行される。したがって、２点間設定距離に対して、ワーク幅を接近させて、加工に不要なストローク部分を縮小するため、２点間設定距離の補正誤差が最小値に抑制され、従来の送りねじ熱変位補正方法にない、正確無比な送りネジの熱変位補正が行える。
【００１８】
また、送りねじ２点間熱変位補正装置１００については、上記送りねじの２点間設定が、調節式であるから、ワークの大小幅に関連して調節できる。これがため、２点間設定距離をワーク幅に接近した関係に調節すれば、両者の接近で熱変位補正が正確に実行される。したがって、２点間設定距離となる測定点(О１)，測定点(О２)を、ワーク幅に接近させて、加工に不要なストローク部分を縮小するため、２点間設定距離の補正誤差が最小値に抑制され、従来の送りねじ熱変位補正装置にない、正確無比な送りネジの熱変位補正を実行する送りねじ２点間熱変位補正装置が提供できる。上記２点間設定距離の調節は、図３と図４に示すように、各測定点(О１)，(О２)に配置した磁石片Ｍ１，Ｍ２をガイドバー３０の溝３０ａに沿って左右に調節し、固着することにより実行される。
【００１９】
本発明は、上記一実施形態に限定されない。例えば、２点間検出手段は図示のものに限定されず、各種タイプのセンサやスイッチ及びその取付け・調節手段が使用可能である。更に、工作機械の移動体はテーブル１０に限定されず、移動コラムやサドル又は主軸頭・ラムであっても良い。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１によると、送りねじの両端２点位置をワーク幅に対応して調節させ、上記２点位置間のストローク誤差補正を行うから、ワーク幅に対応した送りねじの両端２点位置の熱変位補正が高精度に、且つ能率良く実施制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送りねじ２点間熱変位補正方法を実施する送りねじ２点間熱変位補正装置の正面図である。
【図２】２点間熱変位補正方法の作用線図である。
【図３】２点間検出手段の平面図である。
【図４】２点間検出手段の左側面図である
【符号の説明】
１機械本体の固定側
２取付体
５ボルト
１０テーブル
１２送りねじ
１４引張ベアリング
１６固定側ベアリング
２０ＮＣ制御装置
３０ガイドバー
３０ａ溝
３１，３２ボルト
３４．３５ナット体
３６，３７磁石取付体
Ｅ真の値
Ｅ´ 誤差曲線
Ｌ移動量
Ｌ１機械原点(О)から測定点(О１)までの距離
Ｌ２機械原点(О)から測定点(О２)までの距離
О 機械原点
О１，О２測定点
О３ストローク端
Ｓ位置検出センサ
ＰＭパルスモータ
Ｍ１，Ｍ２磁石片
１００送りねじ２点間熱変位補正装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for correcting a thermal displacement of a feed screw, and in particular, between two points of a feed screw that adjusts the positions of two points on both ends of the feed screw in accordance with the workpiece width and corrects a stroke error between the two points. The present invention relates to a thermal displacement correction method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for correcting the thermal displacement of a feed screw in a machine tool, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-254273 developed by the present applicant has been proposed.
[0003]
The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-254273 measures the true value of the total length of the lead screw and the distance from the machine origin at the two ends of the lead screw to determine the error from the true value. This is a two-point thermal displacement correction method in which an origin shift amount and a pitch error correction value are determined and error correction is performed for the entire stroke. Thereby, first, the true value of the total length of the feed screw and the distances from the machine origin at the two ends of the feed screw are measured, and the error from the true value is obtained. Subsequently, an origin shift amount and a pitch error correction value are determined from the error. Thereby, the error correction of the whole stroke area between the two points of the feed screw can be accurately performed.
[0004]
Since the setting between the two points of the feed screw is a fixed type, it is not related to the size of the workpiece. For this reason, when the workpiece width is close to the set distance between the two points, the thermal displacement correction is accurately executed by the proximity of the two. However, if the workpiece width is extremely narrow with respect to the set distance between the two points, the stroke part unnecessary for machining will be expanded, so even if it is set between the two folding points and the thermal displacement is corrected, the correction error will be expanded. There's a problem.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems seen in the above-described conventional two-point thermal displacement correction method. The object of the present invention is to adjust the position of two points on both ends of the feed screw in accordance with the work width and to correct the thermal displacement between the two points of the feed screw and to correct the stroke error between the two points. The purpose is to provide.
[0006]
The method for correcting thermal displacement between two points of a feed screw according to claim 1 of the present invention measures the true value of the total length of the feed screw and the distances from the machine origin of the two points on both ends of the feed screw. In the method for correcting the thermal displacement between two points of the feed screw by determining the origin shift amount and the pitch error correction value from the above error and correcting the error over the entire stroke, the positions of the two points on both ends of the feed screw are set to the workpiece width. The stroke error correction between the two point positions is performed by adjusting the close relationship .
[0008]
[Action]
In the method for correcting the thermal displacement between the two points of the feed screw according to the first aspect, since the setting between the two points of the feed screw is an adjustment type, it can be adjusted in relation to the size of the workpiece. For this reason, if the set distance between the two points is adjusted so as to be close to the workpiece width, the thermal displacement correction is more accurately executed by the closeness of the two. Therefore, since the two sensors are brought closer to the workpiece width with respect to the set distance between the two points to reduce the stroke portion unnecessary for machining, the correction error of the set distance between the two points is suppressed to the minimum value. It is possible to correct the thermal displacement of the lead screw exactly and unmatched by the lead screw thermal displacement correction method.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a front view of a feed screw two-point correction apparatus for carrying out the feed screw two-point thermal displacement correction method of the present invention, and FIG. 2 is an action diagram of the feed screw two-point thermal displacement correction method. 3 is a plan view of the feed screw two-point detection means, and FIG. 4 is a left side view of the two-point detection means.
[0011]
The feed screw two-point thermal displacement correction method and the feed screw two-point thermal displacement correction apparatus 100 that implements this will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a feed screw 12 is screwed to a table 10 that is one of moving bodies of a machine tool, and the table 10 is moved left and right by forward and reverse rotation of the feed screw 12. A tension bearing 14 is supported on one side of the feed screw 12. A pulse motor PM is connected to the feed screw 12 of the fixed side bearing 16. The pulse motor PM controls the feed of the table 10 in a specified direction by a predetermined amount in response to a feed command from the NC controller 20. At this time, if the feed screw 12 is thermally displaced, an error occurs in the amount of movement of the table 10 with respect to the rotation of the pulse motor PM because it is different from the true length.
[0012]
The present invention corrects the thermal displacement error of the movement amount of the table 10 in accordance with the workpiece width. The table 10 has a measuring point (О1) slightly separated from the machine origin (О) and a measuring point (О2) just before the stroke end (O3) when the table 10 passes between the two-point detecting means. Is detected by the position detection sensor S. The position detection sensor S is a proximity switch fixed to the machine body and detects the magnet pieces M1 and M2 arranged at the measurement points (O1) and (O2) on the table 10 and sends detection signals to the NC controller 20. It comes to send to.
[0013]
The mounting configuration of the position detection sensor S and the magnet pieces M1, M2 is shown in FIGS. The position detection sensor S is a magnetic proximity switch, and a mounting body 2 is fastened and fixed to a fixed side 1 of the machine body with a bolt 5. The other two magnet pieces M1 and M2 are attached to the side surface of the table 10 with a guide bar 30 having a U-shaped cross section directed in the moving direction thereof so that the movement can be adjusted. The mounting structure includes a magnet mounting body 36, 37 in which a nut body 34.35 screwed with the bolt 31, 32 is fitted in the groove 30a of the guide bar 30, and magnet pieces M1, M2 are attached to the head side of the bolt. Are fastened to the nut body and fixed in place. Therefore, the measurement points (O1) and (O2) that are the attachment positions of the magnet pieces M1 and M2 are finely adjusted by loosening the bolts 31 and 32 and continuously adjusting the magnet attachment bodies 36 and 37 in the lateral movement direction. can do.
[0014]
FIG. 2 shows a relationship diagram between the movement amount L of the table 10 and each measurement point (O1) and measurement point (O2). The distance L of the table 10 is (L1), the distance from the machine origin (О) to the measurement point (О1), and the distance from the machine origin (О) to the measurement point (О2) as (L2). To do. On the other hand, the error ± ΔE from the true value (E) with respect to the movement amount L of the table 10 is indicated by the vertical axis, and becomes the error −ΔE1 of the measurement point (О1), and the error of the measurement point (О2) is + It is represented by an error curve E ′ that becomes ΔE2. The above error curve E ′ shows the distance between two points from the measurement point (О1) slightly away from the machine origin (О) and the measurement point (О2) close to the stroke end (О3) from the machine origin (О). The origin shift amount and the pinch error correction value are determined by measuring and obtaining an error ± ΔE between the true value (E) and the actual feed amount with respect to the table feed amount. This makes it possible to correct the error over the entire stroke.
[0015]
The feed screw two-point thermal displacement correction apparatus 100 that performs the feed screw two-point thermal displacement correction method of the present invention is configured as described above and operates as follows.
First, normal pinch error correction is performed using a laser measuring instrument or the like. Immediately after the error correction, the position detection sensor S measures the distances (L1) and (L2) from the mechanical origin (O) of the moving body 10 to the measurement points (O1) and (O2). This is stored as a true value (E).
Next, during or after machining, the position detection sensor S measures the distances (L1 ′) and (L2 ′) from the machine origin (O) of the moving body 10 to the measurement points (O1) and (O2). To do. This is the true value (E ′) and is shown in FIG. Here, from (L2'-L2)-(L1'-L1) / (L2-L1) = ΔL2-ΔL1 / L2-L1, ΔL2-ΔL1 / L2-L1 = magnet pieces M1, M2 The amount of elongation between the two attachment positions / the true distance between the two attachment positions of the magnet pieces M1 and M2, and the gradient of the actually measured value (E ′) is determined. Further, ΔE = ΔL1− (ΔL2−ΔL1 / L2−L1) × L1, and the coordinate correction amount at the mechanical origin (O) can be obtained.
[0016]
As described above, the basic method for correcting the thermal displacement between two feed screw points is to measure the true value of the total length of the feed screw and the distance from the machine origin (О) at two points on both sides of the feed screw. Find the error from the value of. The origin shift amount and the pinch error correction value are determined from the error. Thereby, error correction over the entire stroke of the feed screw is performed with high accuracy.
[0017]
In particular, the method for correcting the thermal displacement between two points of the feed screw according to the present invention can be adjusted in relation to the size of the workpiece because the setting between the two points of the feed screw is an adjustment type. For this reason, if the set distance between the two points at the measurement point (O1) and the measurement point (O2) from the machine origin (O) of the moving body 10 is adjusted to be close to the width W1 of the workpiece W, the two can approach each other. Thermal displacement correction is performed even more accurately. Therefore, since the workpiece width is made closer to the set distance between the two points to reduce the stroke portion unnecessary for machining, the correction error of the set distance between the two points is suppressed to the minimum value, and the conventional feed screw thermal displacement is reduced. It is possible to correct the thermal displacement of the lead screw exactly and unmatched by the correction method.
[0018]
Moreover, about the feed screw two-point thermal displacement correction apparatus 100, since the setting between the two points of the feed screw is an adjustment type, it can be adjusted in relation to the size of the workpiece. For this reason, if the set distance between the two points is adjusted to be close to the workpiece width, the thermal displacement correction is accurately executed by the closeness of both. Therefore, since the measurement point (О1) and measurement point (О2), which are set distance between two points, are brought close to the workpiece width and the stroke part unnecessary for machining is reduced, the correction error of the set distance between the two points is minimized. Therefore, it is possible to provide a two-point feed screw thermal displacement correction device that performs accurate and unmatched feed screw thermal displacement correction, which is limited by the value and is not found in conventional feed screw thermal displacement correction devices. As shown in FIGS. 3 and 4, the adjustment of the set distance between the two points is performed by moving the magnet pieces M1 and M2 arranged at the measurement points (O1) and (O2) left and right along the groove 30a of the guide bar 30. This is done by adjusting and fixing.
[0019]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the point-to-point detection means is not limited to that shown in the figure, and various types of sensors and switches and their attachment / adjustment means can be used. Furthermore, the moving body of the machine tool is not limited to the table 10, and may be a moving column, a saddle, a spindle head, or a ram.
[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the two point positions on both ends of the feed screw are adjusted in accordance with the workpiece width, and the stroke error between the two point positions is corrected. Displacement correction can be implemented and controlled with high accuracy and efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a two-point feed screw thermal displacement correction apparatus for carrying out a two-point feed screw thermal displacement correction method of the present invention.
FIG. 2 is an action diagram of a method for correcting a thermal displacement between two points.
FIG. 3 is a plan view of a point-to-point detection unit.
FIG. 4 is a left side view of the point-to-point detection means.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Machine side fixed side 2 Attachment body 5 Bolt 10 Table 12 Feed screw 14 Tensile bearing 16 Fixed side bearing 20 NC controller 30 Guide bar 30a Groove 31, 32 Bolt 34.35 Nut body 36, 37 Magnet attachment body E True Value E 'Error curve L Travel distance L1 Distance from machine origin (О) to measurement point (О1) L2 Distance from machine origin (О) to measurement point (О2) О Machine origin O1, O2 Measurement point O3 Stroke end S Position detection sensor PM Pulse motor M1, M2 Magnet piece 100 Thermal displacement correction device between two feed screws

Claims

送りねじの全長の真の値と、送りねじの両端２点の機械原点からの距離とを測定して、真の値からの誤差を求め、上記誤差から原点シフト量及びピッチ誤差補正値を決定してストローク全域の誤差補正を行う送りねじ２点間熱変位補正方法において、上記送りねじの両端２点位置をワーク幅に接近した関係に調節させ、上記２点位置間のストローク誤差補正を行うことを特徴とする送りねじ２点間熱変位補正方法。 Measure the true value of the total length of the feed screw and the distance from the machine origin at the two ends of the feed screw, find the error from the true value, and determine the origin shift amount and pitch error correction value from the above errors Then, in the method for correcting the thermal displacement between the two points of the feed screw that corrects the error in the entire stroke, the position of the two points on both ends of the feed screw is adjusted to be close to the workpiece width, and the stroke error between the two points is corrected. A method for correcting thermal displacement between two feed screws.