JP4877012B2 - 工作機械、熱膨張補正用制御プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Description
また、1日においても朝と昼とでは温度差が大きいため、これらの水平距離が異なってしまう。それ故、主軸の軸心がテーブル基準位置からズレてしまうため、この状態でワークに加工を施すとワークの加工精度が低下するという問題がある。
記憶媒体として、ROM、CD−ROM、フレキシブルディスクなどが適用可能である。記憶媒体に記憶した熱膨張補正用制御プログラムをコンピュータに実行させることにより、補正量演算手段により、温度検出手段で検出された検出温度と予め設定された標準温度との温度差ΔTと、入力設定された主軸ヘッドの線膨張係数αと主軸ヘッドの長さ方向と平行な駆動方向を有するY軸駆動系の線膨張係数βとY軸駆動系の駆動軸のコラム側基端から主軸までの水平距離Lとを用いてY軸補正量Δyが前記演算式で演算され、補正手段により、補正量演算手段で演算されたY軸補正量Δyを用いてY軸駆動系が補正されるように機能する。これにより、請求項1又は4とほぼ同様の作用を奏する。
また、本発明の記憶媒体は、熱膨張補正用制御プログラムを記憶したものである。
コラム3の内部には、主軸ヘッド4をZ軸方向(上下方向)へ移動駆動するZ軸駆動系が設けられ、このZ軸駆動系はZ軸モータ33で駆動される。コラム3の側部には、工作機械1の周辺の雰囲気温度を検出する温度センサ21が設けられている。主軸5の外周部材には、主軸5と共にその下端に取付けられた工具6を回転駆動させる為の主軸モータ30が設けられている。
基台2の内部には、Y軸方向に延びる鋼製のボールネジ軸9(これが駆動軸に相当する)が配設され、ボールネジ軸9の右端にはY軸モータ32が連結されている。テーブル7の下面に固定されたボールネジナット8は、ボールネジ軸9に螺合されており、Y軸モータ32の駆動によりボールネジ軸9が回転し、テーブル7がボールネジナット8と共に図1の左右方向に移動するようになっている。尚、X,Z軸駆動系は、Y軸駆動系とほぼ同様の構成であるので説明を省略する。
図2に示すように、制御装置23は、CPU25と、ROM26と、RAM27(これが定数記憶手段に相当する)と、プログラムメモリ28(プログラム記憶手段)と、入力インターフェース24と、出力インターフェース29とを有する。制御装置23の入力インターフェース24には、キーボード20と、温度センサ21と、少なくともテーブル7のY軸方向の実際の移動量等を測定可能なタッチプローブ22が電気的に接続され、制御装置23の出力インターフェース29には、主軸モータ30と、X軸モータ31と、Y軸モータ32と、Z軸モータ33と、液晶ディスプレイ34が電気的に接続されている。尚、出力インターフェース29には、複数の駆動回路も設けられている。
ワーク10に機械加工を施す前に、Y軸駆動系補正開始の指令の入力によりこの補正制御が開始されると、先ず初期設定が行われる(S1)。次に、RAM27に記憶されている、主軸ヘッド4の線膨張係数αと、Y軸駆動系のボールネジ軸9の線膨張係数βと、ボールネジ軸9のコラム3側基端から主軸5の軸心までの水平距離Lと、温度センサ21より検出温度Tなどの各種情報が読込まれ(S2)、その線膨張係数α,βと、検出温度Tと標準温度T0との温度差ΔTに基づいてY軸補正量Δyがy=[L×(α−β)×ΔT]の演算式により演算され、Y軸補正量ΔyがRAM27に記憶される(S3)。但し、ΔT=(T−T0)である。次に、演算されたY軸補正量ΔyだけY軸モータ32が駆動されて(S4)、この処理を終了する。
予め設定された時刻になったときインクリメンタル補正制御が開始され、RAM27に記憶されているY軸補正量Δyと、線膨張係数α,βと、水平距離Lと、前回の検出温度Tと、温度センサ21より検出温度T’などの各種情報が読込まれ(S10)、Y軸補正量Δy’がΔy’=[L×(α−β)×ΔT’]の演算式により演算され、Y軸補正量Δy’がRAM27に記憶される(S11)。但し、ΔT’=(T’−T)である。
このように、温度センサ21と、主軸ヘッド4の線膨張係数αとY軸駆動系のボールネジ軸9の線膨張係数βとY軸駆動系のボールネジ軸9のコラム3側基端から主軸5の軸心までの水平距離Lとを記憶するRAM27とを設け、Y軸補正量ΔyをΔy=L×[(α−β)×ΔT]の演算式で演算し、演算されたY軸補正量Δyを用いてY軸駆動系を補正するので、温度変化によって生じる主軸ヘッド4の熱膨張とY軸駆動系のボールネジ軸9の熱膨張との差を加味してY軸駆動系を補正することができる。
この実施例2においては、標準温度T0との複数の温度差ΔTと、線膨張係数α,βと水平距離Lとを用いてY軸補正量ΔyをΔy=L×[(α−β)×ΔT]の演算式で演算する為のマップを作成しておき、このマップを参照してY軸駆動系の補正量を求めるものである。
マップ作成開始の指令の入力により、このマップ作成制御が開始されると、先ず初期設定が行われ(S20)、加工プログラムに設定されているテーブル基準位置7aへの移動指令に基づいて、テーブル7がY軸モータ32を介してテーブル基準位置7aまで移動駆動される(S21)。温度センサ21から検出温度T1が読込まれ(S22)、このときのボールネジ軸9のコラム3側基端から主軸5の軸心までの水平距離h1と、ボールネジ軸9のコラム3側基端からテーブル基準位置7aまでの水平距離s1がタッチプローブ22により測定され(S23)、この測定データ(h1、s1)がRAM27に記憶される(S24)。
Y軸駆動系補正開始の指令の入力によりこのY軸駆動系補正制御が開始されると、先ず初期設定が行われる(S30)。次に、RAM27に記憶されているマップと、温度センサ21より検出された気温Tなどの各種情報が読込まれ(S31)、図6に示すマップを参照してΔTにおけるY軸補正量Δyが求められ、Y軸補正量ΔyがRAM27に記憶される(S32)、但し、ΔT=(T−T0)である。次に、求めたY軸補正量ΔyだけY軸モータ32が駆動されて(S33)、この処理を終了する。
1]温度センサ21を設ける代わりに、キーボード20から温度を入力しY軸補正量ΔYを演算してもよいし、日ごとの平均温度をRAM27に記憶しておき、Y軸駆動系補正制御を行う当日の日付を入力して、RAM27よりその日の平均温度を読出してY軸補正量ΔYを演算してもよい。この場合、工作機械1のコストを低減しつつワーク10の加工精度を向上させることが可能である。
3]Y軸駆動系補正制御の制御プログラムとインクリメンタル補正制御の制御プログラムとマップ作成制御の制御プログラムを、ROM26に記憶する代わりに、CD−ROMやフレキシブルディスクなどの外部記憶媒体に記憶してもよい。
4主軸ヘッド
5主軸
9ボールネジ軸
10ワーク
21温度センサ
23制御装置
27RAM
Claims (5)
- コラムに昇降可能に設けられ且つ長さ方向を水平方向へ向けた主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに装備された鉛直姿勢の主軸とを有し、加工プログラムに含まれる位置情報に基づいてX,Y,Z軸駆動系を制御しながらワークに加工を施す工作機械において、
工作機械の周辺の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
入力設定された、主軸ヘッドの線膨張係数αと、主軸ヘッドの長さ方向と平行な駆動方向を有するY軸駆動系の線膨張係数βと、Y軸駆動系の駆動軸のコラム側基端から主軸までの水平距離Lとを記憶する定数記憶手段と、
前記温度検出手段で検出された検出温度と予め設定された標準温度との温度差ΔTと、前記線膨張係数α,βと前記水平距離Lとを用いてY軸補正量ΔyをΔy=L×[(α−β)×ΔT]の演算式で演算する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段で演算されたY軸補正量Δyを用いてY軸駆動系を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする工作機械。 - 前記補正量演算手段は、前記温度検出手段で検出された異なる複数の検出温度と予め設定された標準温度との複数の温度差ΔTと、前記線膨張係数α,βと前記水平距離Lとを用いてY軸補正量Δyを前記演算式で演算する為のマップを予め作成するマップ作成手段を有することを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
- 前記補正手段は、予め設定された時刻にY軸駆動系の補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の工作機械。
- 複数の加工プログラムを記憶したプログラム記憶手段と、コラムに昇降可能に設けられ且つ長さ方向を水平方向へ向けた主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに装備された鉛直姿勢の主軸と、工作機械の周辺の雰囲気温度を検出する温度検出手段とを有し、加工プログラムに含まれる位置情報に基づいてX,Y,Z軸駆動系を制御しながらワークに加工を施す工作機械のコンピュータを、
前記温度検出手段で検出された検出温度と予め設定された標準温度との温度差ΔTと、入力設定された主軸ヘッドの線膨張係数αと主軸ヘッドの長さ方向と平行な駆動方向を有するY軸駆動系の線膨張係数βとY軸駆動系の駆動軸のコラム側基端から主軸までの水平距離Lとを用いてY軸補正量ΔyをΔy=L×[(α−β)×ΔT]の演算式で演算する補正量演算手段と、
前記補正量演算手段で演算されたY軸補正量Δyを用いてY軸駆動系を補正する補正手段として機能させることを特徴とする熱膨張補正用制御プログラム。 - 請求項4に記載の熱膨張補正用制御プログラムを記憶したことを特徴とする記憶媒体。
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