JPH0747257B2 - Method for correcting thermal displacement of machine tool and its control device - Google Patents
Method for correcting thermal displacement of machine tool and its control deviceInfo
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- JPH0747257B2 JPH0747257B2 JP21403089A JP21403089A JPH0747257B2 JP H0747257 B2 JPH0747257 B2 JP H0747257B2 JP 21403089 A JP21403089 A JP 21403089A JP 21403089 A JP21403089 A JP 21403089A JP H0747257 B2 JPH0747257 B2 JP H0747257B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、工作機械の熱変位補正方法に関する。更に
詳しくは、工作機械を構成する機体の温度と、機体周辺
の環境温度を検出し、予め求めた温度変化と変形の関係
式を用いて、熱変位量を算出するものであり、この算出
結果を機械原点位置を補正して熱変位をキャンセルする
工作機械の熱変位補正方法とその制御装置に関する。The present invention relates to a method for correcting thermal displacement of a machine tool. More specifically, the temperature of the machine body that constitutes the machine tool and the ambient temperature around the machine body are detected, and the amount of thermal displacement is calculated using the relational expression of the temperature change and the deformation obtained in advance. The present invention relates to a thermal displacement correction method for a machine tool that corrects the machine origin position and cancels thermal displacement, and a control device therefor.
［従来技術］ 工作機械は、機体各部に発熱源を備えている。例えば、
主軸の軸受のころがり摩擦熱、切削加工位置からの発熱
など数多い。これらの発熱源は、機体各部に伝導、幅射
し機体を変形させる。この機体の変形は、加工精度に影
響する。工作機械の機体の熱変形の防止と、変形後の補
正装置については種々の提案が過去されている。例え
ば、マシニングセンタの補正装置は、Ｘ、Ｙ軸線方向の
補正装置が知られている。更に、Ｚ軸線方向の伸び、す
なわち主軸々線方向の伸びについての補正装置も提案さ
れている。[Prior Art] A machine tool includes a heat source in each part of the machine body. For example,
There are many cases such as rolling friction heat of the bearing of the main shaft and heat generation from the cutting position. These heat sources conduct to the various parts of the body and irradiate the body to deform the body. The deformation of the machine body affects the processing accuracy. Various proposals have been made regarding prevention of thermal deformation of a machine body of a machine tool and a correction device after deformation. For example, as a correction device for a machining center, a correction device for the X and Y axis directions is known. Further, a correction device for the extension in the Z-axis direction, that is, the extension in the principal axis line direction has also been proposed.
例えば、特公昭61−59860号公報に記載されたものは、
工作機械の主軸頭部の温度および機体部分の温度と主軸
の伸びの関係を表す実験式を作り、この実験式をプログ
ラムメモリ内にストアして、工作機械の主軸頭、機体部
分に設けたセンサにより温度を検出し、この温度検出値
により前記実験式で主軸伸び量を求め、この主軸伸び量
の補正量をサーボモータ出力に付与するものである。For example, the one described in Japanese Patent Publication No. 61-59860 is
Create an experimental expression that expresses the relationship between the temperature of the spindle head of the machine tool and the temperature of the machine body and the elongation of the spindle, store this empirical expression in the program memory, and install the sensor on the spindle head and machine body of the machine tool. The temperature is detected by means of the temperature detection value, the spindle elongation amount is obtained from the detected temperature value by the empirical formula, and the correction amount of the spindle elongation amount is given to the servomotor output.
しかし、前記補正装置は、主軸の各要素がどのように変
化するか必ずしも明確でない。単に、近似直線に変形量
をモデル化したにすぎない。このため、実際の変形量と
の間に誤差が生じてしまう。正確に変形誤差を修正する
には、どの要素が、どのように熱変形するかを詳細に分
析し、この分析結果から判断しなければならない。However, the correction device is not always clear how each element of the main axis changes. The amount of deformation is simply modeled on an approximate straight line. For this reason, an error occurs between the actual deformation amount. In order to correct the deformation error accurately, it is necessary to analyze in detail which element is subjected to the thermal deformation and how to judge from this analysis result.
そこで本出願人は、特願昭63−192812号（特開平２−41
848号）で、主軸の軸線方向の熱変形を主軸を構成する
各要素に分解した実験式を作って、熱変形を正確に予測
して補正する工作機械の熱変位補正方法を提案した。こ
の熱変位補正方法では、熱変形の計算値と実測値とがき
わめて近い工作機械の熱変位補正方法が実現できた。Therefore, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. Sho 63-192812 (JP-A-2-41
No. 848), a thermal displacement compensation method for machine tools was proposed in which the thermal deformation in the axial direction of the spindle was decomposed into each element constituting the spindle, and the thermal distortion was accurately predicted and compensated. With this thermal displacement correction method, a thermal displacement correction method for a machine tool in which the calculated value of thermal deformation and the measured value are very close to each other has been realized.
一方、数値制御工作機械は、機体本体に機械原点を有し
ている。この機械原点を基準に刃物台または工作物テー
ブルがプログラムにしたがって位置制御される。この機
械原点は、例えば、工作機械に取り付けたマイクロスイ
ッチからの信号と、サーボモータからの１回転信号（１
回転のうち１個所で信号が生じる）とにより生成した信
号（グリッド信号という）により、機械の固有の原点位
置と判断する。この機械原点への復帰は、G28などの数
値制御装置の指令または機械操作盤の原点復帰押ボタン
スイッチを押す（手動モード）ことにより行われる。On the other hand, the numerically controlled machine tool has a machine origin in the machine body. The position of the tool rest or the work table is controlled according to the program based on the machine origin. This machine origin is, for example, a signal from a micro switch attached to a machine tool and a one-rotation signal (1
A signal (called a grid signal) generated by the fact that a signal is generated at one of the rotations) is determined as a unique origin position of the machine. This return to the machine origin is performed by a command from a numerical control device such as G28 or by pressing the origin return push button switch on the machine operation panel (manual mode).
この機械式原点は、通常電源ON時に、原点の位置合わせ
を行う必要がある。このため純電子式絶対位置検出器も
提案され使用されている。これは、サーボモータに組み
込まれた純電子式絶対位置検出器により機械原点が設定
され、CNCの電源OFFによっても機械原点が失なわれない
ものである。従来電源ON時に必要であった原点復帰が不
要となり、より使いやすくなっている。This mechanical origin normally needs to be aligned when the power is turned on. For this reason, pure electronic absolute position detectors have also been proposed and used. This is because the machine origin is set by the pure electronic absolute position detector built into the servo motor, and the machine origin is not lost even when the power of the CNC is turned off. Home return, which was required when the power was turned on, is no longer required, making it easier to use.
しかし、前記したように工作機械は、熱により変形する
ものであり、これにあわせて機械原点位置も正確に補正
しないと精度は維持できない。However, as described above, the machine tool is deformed by heat, and the accuracy cannot be maintained unless the machine origin position is also corrected accordingly.
［発明が解決しようとす課題］ 本出願人等が提案した熱変位基準温度は（機械要素の温
度変化を算出するための温度ベース）、複数個の機械電
源ON時の環境温度および工作機械を構成する構成要素の
温度を採用している。また、熱変位基準温度における機
械位置（補正原点）を機械原点に一致させ、ここから熱
変位量を加減して補正している。これは、補正の累積を
避けるためである。多くの従来の方式では、単に機械電
源ON時の機体温度に対する温度変化量と変形の関係式か
ら変形を求めこれを補正する方向に機械原点を移動して
いる。[Problems to be Solved by the Invention] The thermal displacement reference temperature proposed by the present applicants (a temperature base for calculating temperature changes of machine elements) is defined as the environmental temperature when a plurality of machine power supplies are turned on and the machine tool. The temperatures of the constituent components are used. Further, the machine position (correction origin) at the heat displacement reference temperature is made to coincide with the machine origin, and the heat displacement amount is adjusted from there to correct. This is to avoid the accumulation of corrections. In many conventional methods, the machine origin is moved in a direction in which the deformation is obtained from the relational expression of the temperature change amount with respect to the machine temperature when the machine power is turned on and the deformation is simply corrected.
しかし、従来方式では加工中に一旦機械電源をOFFに
し、その後再度機械電源をONにするとそれまでの熱変形
の基準温度が消去し、その時点の機械温度を温度基準と
するため、補正量が０となる。このため、加工の途中で
一時的に電源が遮断されるとワークに段差が生じる。こ
の発明は、こうした技術的背景のもとに発明されたもの
であり、次の目的を達成する。However, in the conventional method, if the machine power supply is turned off once during machining and then the machine power supply is turned on again, the reference temperature for thermal deformation up to that point is deleted, and the machine temperature at that time is used as the temperature reference, so the correction amount is It becomes 0. For this reason, if the power is temporarily cut off during processing, a step is generated on the work. The present invention was invented under such a technical background, and achieves the following objects.
この発明の目的は、記憶された基準温度における機械位
置（補正原点）を機械原点に一致させるため一時的な機
械電源OFF後の復帰に際しても、補正量が０となって機
械原点に戻ることがない工作機械の熱変位補正方法とそ
の制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to make the machine position (correction origin) at the stored reference temperature coincide with the machine origin, so that the correction amount becomes 0 and returns to the machine origin even when the machine power is temporarily turned off. An object of the present invention is to provide a thermal displacement correction method for a machine tool and a control device therefor.
この発明の他の目的は、工作機械の設置環境温度の変化
（季節変動）に追従した熱変位基準温度が得られるため
常に機械原点の近傍で熱変位補正ができる工作機械の熱
変位補正方法とその制御装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a thermal displacement correction method for a machine tool capable of always performing thermal displacement correction in the vicinity of the machine origin because a thermal displacement reference temperature that follows changes in the installation environment temperature of the machine tool (seasonal variation) is obtained. It is to provide the control device.
［前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために次のような手段を採る。[Means for Solving the Problems] The following means are adopted to solve the problems.
第１の手段は、 工作機械を構成する構成要素の熱変位を補正する熱変位
補正方法において、 前記工作機械の設置場所の温度である環境温度および前
記構成要素の温度を前記工作機械の起動時に一回サンプ
リングし、 起動時毎にサンプリングした前記環境温度および前記構
成要素の温度について、今回起動時までの複数回の前記
環境温度および前記構成要素の平均値をそれぞれ計算
し、 計算された前記環境温度および前記構成要素の温度の平
均値をそれぞれの基準温度とし、 この基準温度に対する前記環境温度および前記構成要素
の温度変化量を用いて前記構成要素の熱変位量を算出す
ることを特徴とする工作機械の熱変位補正方法である。A first means is a thermal displacement correction method for correcting thermal displacement of a constituent element of a machine tool, wherein an environmental temperature, which is a temperature of a place where the machine tool is installed, and a temperature of the constituent element, when starting the machine tool. For the environment temperature and the temperature of the constituent element sampled once at each start-up, the environment temperature and the average value of the constituent element are calculated a plurality of times until the present start-up, respectively, and the calculated environment An average value of the temperature and the temperature of the constituent element is set as a reference temperature, and the thermal displacement amount of the constituent element is calculated using the environmental temperature and the temperature change amount of the constituent element with respect to the reference temperature. This is a method for correcting thermal displacement of a machine tool.
前記工作機械を起動した時間と前記起動した時間との経
過時間が所定時間以下の場合には、前記起動時に計算さ
れた前記環境温度および前記構成要素の温度の平均値を
それぞれの基準温度とし、この基準温度に対する前記環
境温度および前記構成要素の温度変化量を用いて前記構
成要素の熱変位量を算出すると良い。When the elapsed time between the time when the machine tool is started and the time when the machine is started is equal to or shorter than a predetermined time, the average value of the ambient temperature and the temperature of the component calculated at the time of start is used as the respective reference temperatures, The amount of thermal displacement of the constituent element may be calculated using the environmental temperature and the amount of temperature change of the constituent element with respect to the reference temperature.
更に、前記熱変位補正方法で算出された熱変位補正量に
より前記工作機械の機械原点位置を補正すると良い。Furthermore, the machine origin position of the machine tool may be corrected by the thermal displacement correction amount calculated by the thermal displacement correction method.
第２手段は、 工作機械の熱変位補正装置において、 前記工作機械を構成する構成要素の温度を検出するため
の機体温度検出手段と、 前記工作機械が設置されている設置場所の温度である環
境温度を検出するための環境温度検出手段と、 前記工作機械の前回起動時までの複数回の起動時毎の前
記環境温度および前記構成要素の温度を記憶するための
基準温度記憶手段と、 この基準温度記憶手段に記憶されている複数回の前記環
境温度および前記構成要素の温度と、新たに検出した起
動時における前記環境温度および前記構成要素の各温度
の平均をそれぞれ演算し、かつ演算された各温度を新た
なそれぞれの基準温度とするための基準温度演算手段
と、 前記基準温度に対する前記機体温度検出手段および前記
環境温度検出手段の検出した温度変化量を用いて熱変位
量を算出する熱変位算出手段と からなることを特徴とする工作機械の熱変位補正制御装
置である。The second means is, in a thermal displacement correction device for a machine tool, a machine body temperature detecting means for detecting the temperature of a constituent element of the machine tool, and an environment that is the temperature of an installation place where the machine tool is installed. Environmental temperature detection means for detecting temperature, reference temperature storage means for storing the environmental temperature and the temperature of the component at each of a plurality of startups until the previous startup of the machine tool, and the reference The ambient temperature and the temperature of the constituent element stored in the temperature storage means are calculated a plurality of times, and the average of the newly detected ambient temperature and the temperature of the constituent element is calculated, and calculated. Reference temperature calculation means for setting each temperature as a new reference temperature, and temperatures detected by the machine body temperature detection means and the environmental temperature detection means with respect to the reference temperature A thermal displacement correction control device for a machine tool, characterized by comprising a thermal displacement calculating means for calculating the thermal displacement amount using the reduction amount.
［作用］ 工作機械の熱変位補正方法において、前記工作機械の環
境温度および工作機械を構成する構成要素の起動時の温
度をサンプリングし、サンプリングした前記複数回の環
境温度および工作機械を構成する構成要素の温度の平均
値をそれぞれ計算し、平均化された前記環境温度および
工作機械を構成する構成要素の温度を基準温度として、
前記工作機械を構成する構成要素の熱変位補正量を算出
しこれを補正する方向に機械原点を移動して工作機械の
熱変位を補正する。[Operation] In the method for correcting thermal displacement of a machine tool, a configuration for sampling the ambient temperature of the machine tool and the temperature at the time of starting of the constituent elements of the machine tool, and configuring the sampled ambient temperature and the machine tool for a plurality of times The average value of the temperature of each element is calculated, and the averaged environmental temperature and the temperatures of the constituent elements that make up the machine tool are used as reference temperatures.
The thermal displacement correction amount of the constituent elements of the machine tool is calculated, and the machine origin is moved in the direction for correcting the thermal displacement correction amount to correct the thermal displacement of the machine tool.
［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。
第１図に示すものは、この発明の工作機械の熱変位補正
方法を実施するための制御装置の概要を示す機能ブロッ
ク図である。第１図に示すものは、マシニングセンタ19
のコラム10、主軸11、ツール12、工作物テーブル13を示
したものである。ツール12は、主軸11に取り付けた切削
工具などの工具部分をいう。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing an outline of a control device for carrying out the method for correcting thermal displacement of a machine tool according to the present invention. What is shown in FIG. 1 is a machining center 19
It shows a column 10, a spindle 11, a tool 12, and a work table 13. The tool 12 refers to a tool portion such as a cutting tool attached to the spindle 11.
工作物テーブル13は、ベッド上に設けられ加工時に工作
物を載置して前記ツールと相対移動する。この実施例
は、Ｚ軸線方向のツール12と工作物テーブル13上の工作
物の間の熱変位誤差を補正するものである。この間の熱
変形は、主にはノーズ熱変形、ツール熱変形、ベース熱
変形からなる。ノーズ熱変形とは、前記コラム10から突
き出た主軸11部分のＺ軸線方向の熱変形をいう。The work table 13 is provided on the bed, and the work is placed on the work table to move relative to the tool. In this embodiment, the thermal displacement error between the tool 12 in the Z-axis direction and the workpiece on the workpiece table 13 is corrected. The thermal deformation during this period mainly consists of nose thermal deformation, tool thermal deformation, and base thermal deformation. Nose thermal deformation refers to thermal deformation in the Z-axis direction of the main shaft 11 portion protruding from the column 10.
ツール熱変形とは、主軸11から突き出たツール12部分の
Ｚ軸線方向の熱変形をいう。ベース熱変形とは、コラム
10側からテーブル13間のＺ軸線方向のベース14の熱変形
をいう。本発明者は、先の出願である特願昭63−192812
号（特開平２−41848号）で明らかにしたようにＺ軸線
方向の熱変形は、次のように計算できる。Tool thermal deformation refers to thermal deformation in the Z-axis direction of the tool 12 portion protruding from the main shaft 11. Base thermal deformation is a column
The thermal deformation of the base 14 between the table 10 and the table 13 in the Z-axis direction. The inventor of the present invention has filed in Japanese Patent Application No. 63-192812
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-41848, the thermal deformation in the Z-axis direction can be calculated as follows.
熱変形の関係式 ノーズ熱変形、ツール熱変形、ベース熱変形についてえ
た機体の各温度と熱変形の関係式は、基本的に以下に示
すように、即時応答要素と、一次遅れ要素の２種類の熱
要素に対する応答式として分類することができる。Relational expression of thermal deformation The relational expression of each temperature and thermal deformation of the fuselage regarding the nose thermal deformation, tool thermal deformation, and base thermal deformation is basically two types of immediate response element and first-order lag element as shown below. Can be classified as a response formula for the heat element of.
イ）即時応答要素 ※ノーズ熱変形（ノーズ温度依存分） ΔＬ＝1.02×10-5×Ｌ×ΔＴ （ΔL:ノーズ変形、L:ノーズ長、ΔT:ノーズ温度変化） ※ツール熱変形（ノーズ温度依存分） ΔＬ＝（5.5/8）×ΔＴ （ΔL:ツール変形、ΔT:ノーズ温度変化） ※ツール熱変形（室温依存分） ΔＬ＝2.2×ΔＴ （ΔL:ツール変形、ΔT:室温変化） ※ベース熱変形（ベース温度依存分） ΔＬ＝2.5×ΔＴ （ΔL:ベース変形、ΔT:ベース温度変化） ロ）一次遅れ要素 ※ベース熱変形（室温依存分） ΔＬ＝−4.3×Ｋ・ｔ＋16×Ｋ（１−e-t/3.13） （ΔL:ベース変形、K:温度勾配、t:経過時間） マシニングセンタ19には、室温センサ１、２、ノーズ温
度センサ３、ベース温度センサ４が取り付けられてい
る。これらのセンサは、どのタイプでも良いがサーミス
タ温度センサが望ましい。室温センサ１は、スプラッシ
ュカバー内の温度を検出するものであり、室温センサ２
はベース14の表面に設けてあるが、ベース14の周囲の環
境温度を検出するものである。本実施例では、室温セン
サ1,2の平均値を室温とした。B) Immediate response element * Nose thermal deformation (Nose temperature dependent) ΔL = 1.02 × 10 -5 × L × ΔT (ΔL: Nose deformation, L: Nose length, ΔT: Nose temperature change) * Tool thermal deformation (Nose temperature) Dependence) ΔL = (5.5 / 8) × ΔT (ΔL: Tool deformation, ΔT: Nose temperature change) * Tool thermal deformation (room temperature dependence) ΔL = 2.2 × ΔT (ΔL: Tool deformation, ΔT: Room temperature change) * Base thermal deformation (base temperature dependent) ΔL = 2.5 × ΔT (ΔL: base deformation, ΔT: base temperature change) b) First-order lag element * Base thermal deformation (room temperature dependent) ΔL = −4.3 × Kt + 16 × K (1-e -t / 3.13 ) (ΔL: base deformation, K: temperature gradient, t: elapsed time) The machining center 19 is equipped with room temperature sensors 1 and 2, a nose temperature sensor 3, and a base temperature sensor 4. . Any of these types of sensors may be used, but a thermistor temperature sensor is preferable. The room temperature sensor 1 detects the temperature in the splash cover, and the room temperature sensor 2
Is provided on the surface of the base 14 and detects the ambient temperature around the base 14. In this example, the average value of the room temperature sensors 1 and 2 was set to room temperature.
室温センサ１、２、ノーズ温度センサ３、ベース温度セ
ンサ４の出力は、A/D変換器５に入力される。入力され
たアナログ信号は、デジタル信号に変換される。The outputs of the room temperature sensors 1 and 2, the nose temperature sensor 3, and the base temperature sensor 4 are input to the A / D converter 5. The input analog signal is converted into a digital signal.
熱変位補正装置 第２図に示すものは、熱変位補正制御装置30の機能ブロ
ック図である。数値制御装置20は、マシニングセンタ19
の工具の軌跡などを制御する公知のものである。プログ
ラマブルコントロール21は、数値制御装置20の指令を受
けてマシニングセンタの動作シーケンスを管理する公知
のものである。数値制御装置20、プログラマブルコント
ローラ21には、電源22から電力が供給される。Thermal Displacement Correction Device FIG. 2 is a functional block diagram of the thermal displacement correction control device 30. The numerical control device 20 is used in the machining center 19
It is a well-known device that controls the trajectory of the tool. The programmable control 21 is a publicly known one that receives an instruction from the numerical control device 20 and manages the operation sequence of the machining center. Electric power is supplied to the numerical controller 20 and the programmable controller 21 from a power supply 22.
したがって、この電源がONにならないとマシニングセン
タ19は稼働できない。室温センサ1,2、ノーズ温度セン
サ３、ベース温度センサ４の検出値は、A/D変換器５で
デジタル値に変換され、マイクロプロセッサ25でRAMメ
モリ26内の各々のセンサの指定されたメモリ番地に書き
込まれる。Therefore, the machining center 19 cannot operate unless this power is turned on. The detected values of the room temperature sensors 1 and 2, the nose temperature sensor 3, and the base temperature sensor 4 are converted into digital values by the A / D converter 5, and the microprocessor 25 specifies the memory of each sensor in the RAM memory 26. It is written in the address.
RAMメモリ26は、その他に前記電源22のスイッチ23がOFF
した日時を記憶するメモリ番地、基準温度を記憶するメ
モリ番地などを有している。ROMメモリ27は、前記した
各熱変形値を演算するためのプログラムが記憶保持され
ているメモリである。クロック28は、日時を発生する時
計であり、熱変位補正制御装置30はこの時計により日時
を知ることができる。In addition to the RAM memory 26, the switch 23 of the power supply 22 is turned off.
It has a memory address for storing the date and time, a memory address for storing the reference temperature, and the like. The ROM memory 27 is a memory in which a program for calculating each of the thermal deformation values described above is stored and held. The clock 28 is a clock that generates the date and time, and the thermal displacement correction control device 30 can know the date and time from this clock.
動作 第３図は、熱変位補正制御装置30の動作の概要を示すフ
ロー図である。RAM26のメモリ内には、前回スイッチ23
をOFFしたときの日時がRAM26内の指定されたメモリ番地
に記憶されている。この記憶されているOFF時刻と、ス
イッチ23がONされた時刻との時間間隔を計算する。この
時間が設定時間、例えば８時間以上であれば、マシニン
グセンタ19が充分に初期状態になったと推定するもので
ある。すなわち、マシニングセンタ19の機体が周囲の環
境温度と同一温度になったものと推定するものである
（P1）。Operation FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the operation of the thermal displacement correction control device 30. In the memory of RAM26, the previous switch 23
The date and time when was turned off is stored in the specified memory address in RAM26. The time interval between the stored OFF time and the time when the switch 23 is turned ON is calculated. If this time is set time, for example, 8 hours or more, it is presumed that the machining center 19 is sufficiently in the initial state. That is, it is estimated that the machine body of the machining center 19 has reached the same temperature as the surrounding environmental temperature (P 1 ).
設定時間以上経過していなければ、初期状態でないもの
と判断し基準温度の書替えを行わない。設定時間以上経
過していれば、環境温度すなわち、室温を室温センサ1,
2で測定し、工作機械を構成する構成要素の温度をノー
ズ温度センサ３、ベース温度センサ４で測定する
（P2）。温度を測定したら、この値をRAM26内に記憶す
る。RAM26の温度記憶メモリには、設定数、例えば30回
の電源ON時の環境温度（機械温度）を記憶するメモリが
確保されている。８時間以上経過したときの電源ON時の
環境温度（機械温度）は、この機械電源スイッチ23のた
びにこのデータをメモリに記憶しておき、最も古いデー
タは古い順から消去する（P3）。If the set time or more has not elapsed, it is determined that it is not in the initial state and the reference temperature is not rewritten. If the set time or more has elapsed, the ambient temperature, that is, room temperature
2 and the temperatures of the components that make up the machine tool are measured with the nose temperature sensor 3 and the base temperature sensor 4 (P 2 ). After the temperature is measured, this value is stored in the RAM 26. As the temperature storage memory of the RAM 26, a memory that stores a set number, for example, the environmental temperature (machine temperature) when the power is turned on 30 times is secured. Ambient temperature during power ON when older than 8 hours (Mechanical temperature), each time the machine power switch 23 stores the data in memory, the oldest data will be erased from the oldest (P 3) .
この記録が終了すると、最近の電源ON時の平均環境温度
を割り算により算出し（P4）、平均温度をRAM26内の熱
変位基準温度メモリに記憶する（P5）。基準温度メモリ
に記憶された熱変位基準温度は、構成要素の温度変化を
算出するための基準となる温度である。この熱変位基準
温度をベースとして機械要素の熱変位量を計算する。熱
変位の補正は、一定時間間隔で行うものであり、加工途
中でも１ブロックのNCデータの加工が終了すると、数値
制御装置20に割り込みをかけ加工プログラムの実行を一
旦中断し補正する。熱変位補正時間であれば（P6）、室
温ノーズ温度、基体温度をセンサ1,2,3,4で測定し、各
熱変位基準温度との差を計算する（P7）。When this recording is completed, the average environmental temperature when the power is turned on recently is calculated by division (P 4 ) and the average temperature is stored in the thermal displacement reference temperature memory in the RAM 26 (P 5 ). The thermal displacement reference temperature stored in the reference temperature memory is a reference temperature for calculating the temperature change of the component. The thermal displacement amount of the mechanical element is calculated based on this thermal displacement reference temperature. The thermal displacement is corrected at regular time intervals, and when the processing of one block of NC data is completed even during the processing, the numerical control device 20 is interrupted and the execution of the processing program is temporarily interrupted and corrected. If it is the thermal displacement correction time (P 6 ), the room temperature nose temperature and the substrate temperature are measured by the sensors 1, 2, 3 and 4, and the difference from each thermal displacement reference temperature is calculated (P 7 ).
前記した原理にしたがって、ROM27内に記憶しておいた
前記計算式により、各熱変位基準温度との差データから
熱変形値を計算する（P8）。計算した結果から、方向を
含めた機械原点シフト量を計算する（P9）。更に、マイ
クロプロセッサ25は、この補正値をプログラマブルコン
トローラ21に転送する（P10）。転送が終了すると、電
源OFFに備え、現在時刻を記憶し（P11）、数値制御装置
20は機械加工を実行するための動作を開始する。なお、
この熱変位補正制御装置30の動作は、工作機械本体の動
作をともなわないので、処理速度が速く、加工が中断す
ることはない。According to the above-mentioned principle, the thermal deformation value is calculated from the difference data from each thermal displacement reference temperature by the above-mentioned calculation formula stored in the ROM 27 (P 8 ). From the calculated results, calculating the mechanical origin shift amount including the direction (P 9). Further, the microprocessor 25 transfers this correction value to the programmable controller 21 (P 10 ). When the transfer is completed, the current time is stored in preparation for turning off the power (P 11 ) and the numerical control device
20 initiates the action to perform the machining. In addition,
Since the operation of the thermal displacement correction control device 30 is not accompanied by the operation of the machine tool body, the processing speed is high and the machining is not interrupted.
［他の実施例］ 前記実施例の基準温度は、単純に最も新しい環境温度を
算術平均したものだが、例えば近いデータに重いウェイ
トをかけて、直近のデータを重視しての基準温度を設定
しても良い。前記実施例では、熱変位補正は、一定時間
間隔ごとに補正していたが、加工プログラム中に熱補正
指令プログラムを組み込んで、この指令のたびに補正す
る方法でも良い。[Other Embodiments] The reference temperature in the above embodiment is simply the arithmetic mean of the latest environmental temperature. For example, a weight is given to close data, and the reference temperature is set with emphasis on the latest data. May be. In the above-described embodiment, the thermal displacement correction is performed at fixed time intervals, but a method of incorporating a thermal correction command program into the machining program and performing correction every time this command is issued may be used.
前記熱変位の補正は、機械原点位置をシフトして補正す
るものであったが、加工プログラム中の送り量をシフト
した補正するものなど公知の他の方法でも良い。また、
前記実施例の環境温度の測定は、スプラッシュカバー内
の温度とベース付近の環境温度を計測したものであった
が、環境温度を計測するものであれば他の手段でも良
い。The correction of the thermal displacement is performed by shifting the machine origin position, but may be performed by another known method such as correcting by shifting the feed amount in the machining program. Also,
The measurement of the environmental temperature in the above-described embodiment was performed by measuring the temperature inside the splash cover and the environmental temperature near the base, but other means may be used as long as it measures the environmental temperature.
また、前記実施例では、計算式をROM内に記憶し、この
計算式によりそのつど熱変位量を算出したが、あらかじ
め各温度に対応した変位量を計算、または実測してお
き、このデータを記憶しておき、このデータを読み出し
て熱変位を補正しても良く前記と同様に目的を達成でき
る。Further, in the above embodiment, the calculation formula is stored in the ROM, and the thermal displacement amount is calculated each time by this calculation formula. However, the displacement amount corresponding to each temperature is calculated or measured in advance, and this data is The data may be stored and read out to correct the thermal displacement, and the same purpose as described above can be achieved.
また、前回の電源22のスイッチ23をOFFした日時を記憶
せず第３図における設定時間を０とした判定（P1）を用
いても略同様の補正効果を得る。Further, substantially the same correction effect can be obtained by using the judgment (P 1 ) in which the set time in FIG. 3 is set to 0 without storing the date and time when the switch 23 of the power source 22 was turned off last time.
［発明の効果］ この発明は、起動時の工作機械の環境温度及び工作機械
の構成要素を検出して補正するので、機械設定環境に係
わらず、熱変位補正は常に正確である。また、補正が機
械原点近傍で行われているので、無駄な動きがなくな
り、熱変位補正によって機械原点を大きく動かすことも
ない。EFFECTS OF THE INVENTION Since the present invention detects and corrects the environmental temperature of the machine tool and the constituent elements of the machine tool at the time of startup, the thermal displacement correction is always accurate regardless of the machine setting environment. Further, since the correction is performed in the vicinity of the machine origin, unnecessary movement is eliminated and the machine origin is not largely moved by the thermal displacement correction.
第１図はマシニングセンタのセンサの位置を示す図、第
２図は熱変位補正制御装置の機能ブロック図、第３図は
熱変位補正制御装置の動作フロー図である。 1,2……室温センサ、３……ノーズ温度センサ、４……
ベース温度センサ、19……マシニングセンタ、20……数
値制御装置、21……プログラマブルコントローラ、30…
…熱変位補正制御装置FIG. 1 is a diagram showing the position of a sensor of a machining center, FIG. 2 is a functional block diagram of a thermal displacement correction control device, and FIG. 3 is an operation flow diagram of the thermal displacement correction control device. 1,2 ... Room temperature sensor, 3 ... Nose temperature sensor, 4 ...
Base temperature sensor, 19 ... Machining center, 20 ... Numerical control device, 21 ... Programmable controller, 30 ...
... Thermal displacement correction controller
Claims (4)
正する熱変位補正方法において、 前記工作機械の設置場所の温度である環境温度および前
記構成要素の温度を前記工作機械の起動時に一回サンプ
リングし、 起動時毎にサンプリングした前記環境温度および前記構
成要素の温度について、今回起動時までの複数回の前記
環境温度および前記構成要素の平均値をそれぞれ計算
し、 計算された前記環境温度および前記構成要素の温度の平
均値をそれぞれの基準温度とし、 この基準温度に対する前記環境温度および前記構成要素
の温度変化量を用いて前記構成要素の熱変位量を算出す
ることを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。1. A thermal displacement correction method for correcting thermal displacement of components constituting a machine tool, wherein an environmental temperature, which is a temperature of a place where the machine tool is installed, and a temperature of the component are set at the time of starting the machine tool. The environmental temperature and the temperature of the constituent element sampled at each start-up time are calculated by calculating the average value of the environmental temperature and the constituent element a plurality of times up to the present start-up time, and the calculated environmental temperature. And an average value of the temperatures of the constituent elements as respective reference temperatures, and a thermal displacement amount of the constituent elements is calculated using the environmental temperature and the temperature change amount of the constituent elements with respect to the reference temperature. Machine thermal displacement compensation method.
過時間が所定時間以下の場合には、前回起動時に計算さ
れた前記環境温度および前記構成要素の温度の平均値を
それぞれの基準温度とし、この基準温度に対する前記環
境温度および前記構成要素の温度変化量を用いて前記構
成要素の熱変位量を算出する ことを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。2. The environmental temperature and the temperature of the component as calculated according to claim 1, wherein the elapsed time between the time when the machine tool is started and the time when the machine tool is started last time is a predetermined time or less. A thermal displacement correction method for a machine tool, characterized in that the average value of the .
記工作機械の機械原点位置を補正することを特徴とする
工作機械の熱変位補正方法。3. The thermal displacement correction method for a machine tool according to claim 1, wherein the machine origin position of the machine tool is corrected by the thermal displacement correction amount calculated by the thermal displacement correction method.
の機体温度検出手段と、 前記工作機械が設置されている設置場所の温度である環
境温度を検出するための環境温度検出手段と、 前記工作機械の前回起動時までの複数回の起動時毎の前
記環境温度および前記構成要素の温度を記憶するための
基準温度記憶手段と、 この基準温度記憶手段に記憶されている複数回の前記環
境温度および前記構成要素の温度と、新たに検出した起
動時における前記環境温度および前記構成要素の各温度
の平均をそれぞれ演算し、かつ演算された各温度を新た
なそれぞれの基準温度とするための基準温度演算手段
と、 前記基準温度に対する前記機体温度検出手段および前記
環境温度検出手段の検出した温度変化量を用いて熱変位
量を算出する熱変位算出手段と からなることを特徴とする工作機械の熱変位補正制御装
置。4. A thermal displacement correction device for a machine tool, wherein a machine body temperature detecting means for detecting the temperature of a constituent element of the machine tool, and an environment that is a temperature of an installation place where the machine tool is installed. Environmental temperature detection means for detecting temperature, reference temperature storage means for storing the environmental temperature and the temperature of the component at each of a plurality of startups until the previous startup of the machine tool, and the reference The ambient temperature and the temperature of the constituent element stored in the temperature storage means are calculated a plurality of times, and the average of the newly detected ambient temperature and the temperature of the constituent element is calculated, and calculated. Reference temperature calculation means for setting each temperature as a new reference temperature, and temperatures detected by the machine body temperature detection means and the environmental temperature detection means with respect to the reference temperature Volume of machine tool thermal displacement correction control apparatus characterized by comprising a thermal displacement calculating means for calculating the thermal displacement amount using the.
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| JP21403089A JPH0747257B2 (en) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | Method for correcting thermal displacement of machine tool and its control device |
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| JP21403089A JPH0747257B2 (en) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | Method for correcting thermal displacement of machine tool and its control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0379256A JPH0379256A (en) | 1991-04-04 |
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1989
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| JPH0379256A (en) | 1991-04-04 |
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