JPS626943B2 - - Google Patents

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JPS626943B2
JPS626943B2 JP55186741A JP18674180A JPS626943B2 JP S626943 B2 JPS626943 B2 JP S626943B2 JP 55186741 A JP55186741 A JP 55186741A JP 18674180 A JP18674180 A JP 18674180A JP S626943 B2 JPS626943 B2 JP S626943B2
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JP
Japan
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machining
ball screw
stylus
thermal expansion
error correction
Prior art date
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Application number
JP55186741A
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English (en)
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JPS57114342A (en
Inventor
Takeiwa Hatsutori
Eiji Usuda
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は加工誤差補正方法に係り、特にボール
スクリユーの熱膨張並びに刃先摩耗によつて生じ
る加工誤差を同時に補正することができる加工誤
差補正方法に関する。
(従来の技術) 工具の刃先は長期の使用によつて摩耗する。こ
のため、工具長が変化し、加工誤差の原因になつ
ている。そこで従来は頻繁に刃先の摩耗又はワー
クの仕上り寸法を測定し、その都度工具位置オフ
セツトの値を変えて加工誤差の低下を図つてい
る。
一方、ボールスクリユーをテーブル、刃物台等
の駆動機構とする工作機械においては、該ボール
スクリユーが温度によつて伸縮するため熱膨張に
対する補正をしないと高精度の加工ができなくな
る。このため、従来はボールスクリユーの熱膨張
を前述の刃先摩耗による補正とは別個の手段で補
正している。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のように、従来の加工誤差補正方法におい
ては刃物の摩耗によつて生じる加工誤差及び熱膨
張によつて生じる加工誤差をそれぞれ別個の手段
により補正するものであり、このため構成が大型
化してコスト高となる欠点があつた。又、従来の
刃先摩耗補正方法においては自動的に摩耗を測定
するものではないため測定操作が面倒となると共
に、測定を怠ると加工誤差が大きくなる欠点があ
つた。
従つて、本発明は刃先摩耗及び熱膨張に基づく
加工誤差を同時に補正することができると共に、
自動的に補正できる簡単かつ安価な加工誤差補正
方法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 上述の如き発明の目的を達成するために本発明
は、ボールスクリユーの熱膨張及び刃先摩耗によ
つて生ずる数値制御工作機械の加工誤差を補正す
る加工誤差補正方法であつて、移動台に装着され
その触針が他の物体に触れた際に接触信号を出力
する接触検出手段と、前記移動台の位置を検出す
る位置検出器とを設け、前記移動台を加工済のワ
ーク上であつて互いに対向した2点に交互に接触
検出手段が接触するよう移動させるステツプと、
その時に位置検出器で読み取つた該2点間の移動
量をボールスクリユーの熱膨張を考慮して補正
し、仕上り寸法を求めるステツプと、この仕上寸
法と指令寸法とを用いて加工誤差を演算するステ
ツプと、この加工誤差に基づいて移動指令値を補
正するステツプとを有することを特徴とする加工
誤差補正方法を提供する。
(作用) 本発明によれば、仕上寸法と指令寸法とを用い
て加工誤差を補正するように旋削加工の移動指令
値を補正して、熱膨張刃先摩耗による加工誤差を
同時に補正することができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に従つて詳細に説
明する。
第1図は本発明に係る加工誤差補正方法を実現
する構成図、第2図、第3図は補正方法説明図で
ある。
図中、101はボールスクリユーであり、図示
しないモータにより回転駆動され、刃物、テーブ
ルなどを移動させる。102は移動台であり、該
移動台には触針ヘツド103が装着されている。
104は触針で、他の物体に触れると接触信号
TSを出力する。尚、触針104の幅はBであ
る。105はパルスコーダなどの安価な位置検出
器で、ボールスクリユー101が所定角度回転す
る毎に1個のフイードバツクパルスFBPを発生す
る。106a,106bは共に金属片からなる1
対の基準長部材であり、機械固定部に対向して配
設されている。尚、この基準長部材106a,1
06bは基準長を与えるもので、その間隔はAに
設定されている。107は数値制御装置NCであ
り、後述するように加工誤差補正処理を行なう。
108は旋盤、109はチヤツク、110はワー
クである。
次に第2図、第3図に従つて本発明に係る加工
誤差補正方法を説明する。尚、第2図、第3図に
おいてボールスクリユーの線膨張率をδ、ボール
スクリユーの基準温度からの温度上昇をT
(度)、接触信号TSが発生してから移動台が停止
する迄の惰走距離をΔ、又基準温度における基
準位置ORから基準長部材106a,106b迄
の距離をx11,x12とする。
まず、第2図に示す基準位置ORから第1、第
2の基準長部材106a,106b迄移動台を移
動させたときのパルスコーダの読みx11′,x12′を
以下の順序で求める。
初期時、触針104を基準位置ORに位置決め
しておく。この状態で、NCからの指令により図
示しないモータを介してボールスクリユー101
を回転し、触針104が基準長部材106aに接
触するように移動台102を移動させる。触針1
04が基準長部材106aに接触すると接触信号
TSが発生し、これにより図示しないNC内のパル
ス分配器はパルス分配を停止する。さてパルス分
配器がパルス分配を停止してもサーボ系に遅れな
どが存在するため、触針104は送り速度、サー
ボ特性によつて定まる一定の惰走距離Δだけ惰
走して停止する。この間、パルスコーダ(位置検
出器)105はボールスクリユー101が所定量
回転する毎に1個のフイードバツクパルスFBPを
発生するから、このフイードバツクパルス数を計
数することにより触針104の移動量を読取るこ
とができる。
今、接触信号TSが発生する迄にパルスコーダ
105から発生したフイードバツクパルス数に相
当する距離をx11′とすれば、この距離x11′は、 x11′=(x11+Δ)/(1+δT) …(1) となる。即ち、パルスコーダ105が読取つた距
離x11′は熱膨張した分だけ短くなる。これはボー
ルスクリユー101が伸びているため少ない回転
で基準長部材106aに到達するからである。
ついで、同様にNCの制御で基準位置ORから基
準長部材106bに向けて触針104を移動させ
る。そして、触針104が基準長部材106bに
接触すれば接触信号TSが発生し、それによりパ
ルス分配が停止し、触針の移動が停止する。この
時パルスコーダ105から読取つた距離をx12′と
すると、x12′は、 x12′=(x12+Δ)/(1+δT) …(2) となる。
(1),(2)式から、 x11′+x12′ =(x11+x12+2Δ)/(1+δT)
…(3) 従つて、ボールスクリユーの温度がT(度)上
昇すると、該ボールスクリユーの単位長当りの伸
びδTは(3)式から、 δT=(A−B+2Δ)/(x11′+x12′)
−1…(4) となる。尚、第2図から明らかなようにA=(x11
+x12+B)である。
さて、x11′,x12′の測定終了後、加工データに
基づいて旋削加工を行なう。そして、ワークの旋
削加工が終了すれば第3図に従つて加工物の仕上
り寸法と指令寸法の誤差を求め、該誤差に応じて
次の旋削加工のための移動指令値を補正する。
さて、仕上り誤差の測定は以下のように行なわ
れる。
まず、触針104を基準点ORに位置決めし、
この状態においてNCからの指令により図示しな
いモータを駆動してボールスクリユー101を回
転し移動台102を移動させる。これにより、触
針104が断面円形の旋削加工済みのワーク11
0のa面に接触するように移動し、接触すると接
触信号TSが発生し(第3図点線)、このTSによ
りNC内のパルス分配器はパルス分配を停止す
る。そして、以後触針104はΔだけ惰走して
停止する。この間、パルスコーダ105からはボ
ールスクリユー101の所定回転毎に1個のフイ
ードバツクパルスFBPが発生するから、このフイ
ードバツクパルス数を計数することにより、触針
104がワーク110に接触する迄の距離
x4′(パルスコーダ105から発生するパルス数
Nに設定単位Pを掛けた距離N・Pが測定)され
る。さて、この距離は(1),(2)式と同様に x4′=(x4+Δ)/(1+δT) …(5) x4=x4′(1+δT)−Δ …(5)′ となる。尚、x4は基準位置ORからワーク110
のa面までの真の距離である。
ついで、触針104を基準位置ORに復帰させ
ると共に、NCからの指令で該触針104をワー
ク110のb面を通過させ、ひきかえしてb面に
接触させる(第3図実線)。このとき、パルスコ
ーダ105から読取つた距離をx3′とすれば、
x3′=(x3−Δ)/(1+δT) …(6) x3=x3′(1+δT)+Δ …(6)′ となる。尚、x3は基準位置ORからワーク110
のb面迄の真の距離である。
一方、ワーク110の仕上り寸法2γは 2γ=x3−B−x4 …(7) 故に、指令仕上り寸法を2γとすると加工誤
差εは ε=2γ−2γ =x3−B−x4−2γ …(7)′ となり、(7)式に(5)′,(6)′を代入すれば ε=(1+δT)(x3′+x4′) +2Δ−B−2γ …(8) となる。従つて、この加工誤差εを補正するよう
に旋削加工の移動指令値を補正すれば、熱膨張刃
先摩耗による加工誤差を同時に補正することがで
きる。
尚、実際に移動指令値を補正するにはボールス
クリユー101の長さが(1+δT)倍になつて
いることから(8)式の加工誤差εを(1+δT)分
の1にした値εを(9)′式から求め、移動指令値
Xcにこのεを加算する(10)式)。そして、この加
算により得られた数値を補正移動指令値Xc′とす
れば高精度の加工が達成できる。
ε=ε/1+δT =(x3′+x4′)+2Δ−B−2γ/1+δT
…(9) (4)式を代入すると、 ε=(x3′−x4′) +(x11′+x12′)(2Δ−B−2γ
/(A−B+2Δ)…(9)′ Xc′=Xc+ε …(10) 第4図は本発明に係る加工誤差補正方法を実現
するためのブロツク図であり、第1図と同一部分
には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
図中、201は紙テープであり、ワークに所定
の加工を施すための数値制御データのほかに、
(1),(2),(5),(6)式に示すx11′,x12′を求めるため
の移動台の移動制御データなどが穿孔されてい
る。202はMDIなどの手動入力装置でA,B,
Δ,γなどのパラメータを入力する。尚、惰
走距離Δは実験的に求めておく。203は紙テ
ープリーダ、204は入力制御回路でバツフアレ
ジスタなどを有し、前記パラメータその他数値制
御データを記憶する。205は(10)式の演算を行な
つて補正指令値Xc′を演算する演算部、206は
補正指令値Xc′に基いて公知のパルス分配演算を
実行し、分配パルスXpを発生するパルス分配
器、207は位置制御回路であり、誤差レジス
タ、DA変換器などを有している。尚、誤差レジ
スタはボールスクリユー101が所定量回転する
毎にパルスコーダ105から発生するフイードバ
ツクパルスFBPとパルス分配器206から発生す
る分配パルスXpの差、即ち位置誤差を記憶す
る。208は速度制御回路であり、前記位置誤差
に応じてDCモータ209を駆動し、該DCモータ
の速度を制御する。210は加工誤差補正処理に
おいてフイードバツクパルスFBPを計数し、(1),
(2),(5),(6)式に示すx11′,x12′,x3′,x4′を記
憶す
る位置レジスタ、211は演算回路で(9)′式に示
す加工誤差εを演算する。
次に、第4図の動作を説明する。
加工誤差補正処理に先立つて、予め手動入力装
置202からA,B,Δ,γ(第1図、第2
図、第3図)などのパラメータが入力されて、入
力制御回路204内のバツフアレジスタに記憶さ
れている。この状態において紙テープ201から
加工誤差補正処理のための移動指令(1),(2)式に示
すx11′,x12′を求めるための指令)が読取られる
と、この移動指令はパルス分配器206に入力さ
れる。パルス分配器206はこの移動指令に基い
て、パルス分配を行ない、分配パルスXpを発生
しモータを回転させる。これにより、ボールスク
リユー101が回転し、移動台102は基準長部
材106a(第2図)方向に移動する。尚、フイ
ードバツクパルスFBPは位置レジスタ201に計
数される。移動台102が移動し続けて触針10
4が基準長部材106aに接触すると、該触針1
04から接触信号TSが発生し、これによりパル
ス分配演算は直ちに停止し、又位置レジスタ21
0もフイードバツクパルスFBPの計数を停止す
る。以後、位置制御回路207内蔵の誤差レジス
タにたまつたパルスにより触針がΔ移動して
(惰走して)停止する。即ち、上記処理により(1)
式に示すx11′が位置レジスタ210に記憶され
る。
ついで、同様な処理を行なつて(2)式に示す
x12′を位置レジスタ210に記憶する。
しかる後通常の処理に従つて旋削加工を行な
い、旋削加工が終了すれば、前記x11′,x12′の測
定と同様に触針104をワーク110のa面、b
面に接触させて距離x3′,x4′を求め、位置レジス
タ210に記憶する。これにより、演算回路21
1は(9)′式の演算を行ない加工誤差εを求め、
演算部205に出力する。そして紙テープ201
から次の旋削加工のための移動指令値Xcが読出
されればその都度演算部205は(10)式の演算を行
ない、補正移動量Xc′をパルス分配器206に出
力する。この結果、パルス分配器206は補正移
動量Xc′に基いてパルス分配演算を行なつて刃物
を移動させる。即ち、ボールスクリユー101の
熱膨張、刃先摩耗に基づく誤差が補正されて正し
い量だけ刃物は移動して停止する。以後、旋削加
工が終了する毎に(9)′,(10)式の演算を実行して移
動指令値を補正する。
以上、本発明を実施例に従つて詳細に説明した
が、本発明は実施例に限るものではない。たとえ
ば、演算部205と演算回路211を別個のもの
として説明したが共通にしてもよい。又、加工完
了毎にx11′,x12′,x3′,x4′を測定するための加工
誤差補正処理データを入力しておくことにより自
動的に加工誤差補正が実行される。そして、加工
誤差補正処理命令をサブルーチン化しておきM機
能により補正処理を指令するようにしてもよい。
(発明の効果) 以上、本発明の加工誤差補正方法によれば、簡
単な構造で刃先摩耗誤差及び熱膨張に基づく加工
誤差を同時に補正できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るボールスクリユーの加工
誤差補正方法を実現する構成図、第2図、第3図
は本発明に係る加工誤差補正方法説明図、第4図
は本発明を実現する回路ブロツク図である。 101…ボールスクリユー、102…移動台、
103…触針ヘツド、104…触針、105…パ
ルスコーダ、106a,106b…基準長部材、
107…NC、108…旋盤、109…チヤツ
ク、110…ワーク、205…演算部、206…
パルス分配器、207…位置制御回路、208…
速度制御回路、209…DCモータ、210…位
置レジスタ、211…演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ボールスクリユーの熱膨張及び刃先摩耗によ
    つて生ずる数値制御工作機械の加工誤差を補正す
    る加工誤差補正方法であつて、移動台に装着され
    その触針が他の物体に触れた際に接触信号を出力
    する接触検出手段と、前記移動台の位置を検出す
    る位置検出器とを設け、前記移動台を加工済のワ
    ーク上であつて互いに対向した2点に交互に接触
    検出手段が接触するよう移動させるステツプと、
    その時に位置検出器で読み取つた該2点間の移動
    量をボールスクリユーの熱膨張を考慮して補正
    し、仕上り寸法を求めるステツプと、この仕上寸
    法と指令寸法とを用いて加工誤差を演算するステ
    ツプと、この加工誤差に基づいて移動指令値を補
    正するステツプとを有することを特徴とする加工
    誤差補正方法。 2 前記加工誤差にボールスクリユーの熱膨張補
    正を施して得られた値を、前記移動指令値に加算
    して、該移動指令値を補正するようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の加工誤差
    補正方法。
JP18674180A 1980-12-30 1980-12-30 Machining error correcting device Granted JPS57114342A (en)

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JPS57114342A JPS57114342A (en) 1982-07-16
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