WO2012053353A1 - 工作機械の熱変位補正システム - Google Patents

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WO2012053353A1
WO2012053353A1 PCT/JP2011/072918 JP2011072918W WO2012053353A1 WO 2012053353 A1 WO2012053353 A1 WO 2012053353A1 JP 2011072918 W JP2011072918 W JP 2011072918W WO 2012053353 A1 WO2012053353 A1 WO 2012053353A1
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thermal displacement
displacement amount
temperature data
column
temperature
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山本　英明
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三菱重工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/18—Compensation of tool-deflection due to temperature or force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49206—Compensation temperature, thermal displacement, use measured temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
    • Y10T409/30—Milling
    • Y10T409/30084—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply
    • Y10T409/300896—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply with sensing of numerical information and regulation without mechanical connection between sensing means and regulated means [i.e., numerical control]

Definitions

  • the present invention relates to a thermal displacement correction system for machine tools.
  • a control system such as a machine tool employs a full-closed loop feedback control system that detects position information of the machine end as shown in FIG.
  • mechanical displacement occurs due to changes in the heat source such as the main shaft and servomotor 2 in the machine and the outside air temperature, static accuracy such as positioning accuracy of each moving axis and positioning accuracy in a three-dimensional space is deteriorated.
  • the mechanical displacement is not only caused by thermal displacement but also caused by deflection due to the machine's own weight.
  • a semi-closed loop feedback control system as shown in FIG. 13 is adopted as a control system for a machine tool or the like, the rotational position of the servo motor 2 detected by the pulse coder 3 is used as a position feedback. Static accuracy tends to worsen further.
  • Such mechanical displacement also occurs in the control of a robot or the like.
  • FIG. 14 shows a thermal displacement correction system (thermal displacement correction function) of a vertical machining center.
  • the temperature sensor 11 is connected to each part (column 12, saddle 13, head 14).
  • the table 16, the workpiece W, and the bed 18) are estimated based on the temperature data measured by these temperature sensors 11, and the thermal displacement amount of the machine is estimated using a simple arithmetic expression. The amount of mechanical displacement is compensated by shifting etc.
  • 15 in FIG. 13 is a principal axis.
  • FIG. 15 shows a thermal displacement correction system (thermal displacement correction function) of the portal machining center.
  • the temperature sensor 21 is connected to each part of the machine (column 22, cross rail 23, saddle 24, spindle 27, table 26, The workpiece W is embedded in the bed 28) and the thermal displacement amount of the machine is estimated using a simple arithmetic expression based on the temperature data measured by these temperature sensors 21, and the machine coordinates and the like are shifted by the displacement amount. This compensates for the amount of mechanical displacement.
  • 25 in FIG. 9 is a ram.
  • the prior art documents related to these include the following Patent Documents 1 to 5.
  • Patent Document 6 proposes a thermal displacement correction method for a machine tool in consideration of the thermal displacement of the table.
  • the size of the table is particularly large in a large machine tool, and the entire table does not always have a uniform temperature. (There is no particular heat source in the table, so the table is mostly subject to thermal displacement under the influence of changes in the outside air temperature, coolant used in processing, etc.).
  • the method of Patent Document 6 defines the fixed position of the workpiece on the table, it is possible to define the fixed position of the workpiece in this way for a small workpiece, but the large size Difficult for machine tool workpieces. That is, it is not practical to define the workpiece to be deformed as the reference position.
  • the present invention evaluates the amount of thermal displacement with the front surface of the column as a reference position, and provides accurate thermal displacement correction even when the temperature distribution occurs in the table and the amount of thermal displacement of the table is uneven. It is another object of the present invention to provide a thermal displacement correction system for a machine tool that can perform displacement correction with high accuracy in consideration of not only the table system but also the displacement of the spindle system.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool includes a spindle on which a tool is mounted, a column, and a support member of a spindle system interposed between the spindle and the column (for example, a cross) Rails, saddles, rams, spindle bearings, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that is installed in the position detector and detects temperature of the position detector and outputs temperature data;
  • a plurality of table temperature sensors installed at each part of the table in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table and outputting temperature data;
  • a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from the position detector temperature sensor, and a thermal displacement amount of the position detector is calculated based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit.
  • a position detector thermal displacement calculation unit a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and an X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to the temperature distribution of the table, a thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit, and the table thermal displacement amount
  • a table system for calculating the thermal displacement amount of the table system with the front surface of the column as a reference position based on the thermal displacement amount of the table calculated by the calculation unit
  • An X-axis correction amount output for obtaining an X-axis correction amount based on the displacement amount calculation unit and the table system thermal displacement amount calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit and outputting the X-axis correction amount
  • a displacement correction device having a section; It is provided with.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool includes a spindle on which a tool is mounted, a column, and a support member of a spindle system interposed between the spindle and the column (for example, a cross rail, a saddle). , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that is installed in the position detector and detects temperature of the position detector and outputs temperature data;
  • a plurality of table temperature sensors installed at each part of the table in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table and outputting temperature data;
  • a support member temperature sensor installed on a support member of the spindle system, detecting a temperature of the support member of the spindle system and outputting temperature data;
  • a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from the position detector temperature sensor, and a thermal displacement amount of the position detector is calculated based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit.
  • a position detector thermal displacement calculation unit a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and an X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to the temperature distribution of the table, a thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit, and the table thermal displacement amount Table system thermal displacement that calculates the thermal displacement amount of the table system with the front surface of the column as a reference position based on the thermal displacement amount of the table calculated by the calculation unit
  • a spindle system temperature data input section for inputting the temperature data from the support member temperature sensor; and a spindle system with a column front surface as a reference position based on the temperature data input by the spindle system temperature data input section.
  • a spindle system thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount, a thermal displacement amount of the table system calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit, and the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit
  • a displacement correction device having an X-axis correction amount output unit that calculates an X-axis correction amount based on the thermal displacement amount of It is provided with.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool a spindle on which a tool is mounted, a column, and a supporting member for a spindle system interposed between the spindle and the column (for example, a cross rail, a saddle). , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that is installed in the position detector and detects temperature of the position detector and outputs temperature data;
  • a plurality of table temperature sensors installed at each part of the table in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table and outputting temperature data;
  • a support member temperature sensor installed on a support member of the spindle system, detecting a temperature of the support member of the spindle system and outputting temperature data;
  • a column temperature sensor that is installed on the front side and the rear side of the column, detects temperature on the front side and the rear side of the column, and outputs temperature data;
  • a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from the position detector temperature sensor, and a thermal displacement amount of the position detector is calculated based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit.
  • a position detector thermal displacement calculation unit a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and an X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to the temperature distribution of the table, a thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit, and the table thermal displacement amount Table system thermal displacement that calculates the thermal displacement amount of the table system with the front surface of the column as a reference position based on the thermal displacement amount of the table calculated by the calculation unit
  • a spindle system temperature data input section for inputting the temperature data from the support member temperature sensor; and a spindle system with a column front surface as a reference position based on the temperature data input by the spindle system temperature data input section.
  • a spindle system thermal displacement calculation unit for calculating a thermal displacement amount, a column temperature data input unit for inputting the temperature data from the column temperature sensor, and the column based on the temperature data input by the column temperature data input unit.
  • a column inclination displacement amount calculation unit for calculating an inclination displacement amount of the spindle system, a thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit, and an inclination of the column calculated by the column inclination displacement amount calculation unit
  • a spindle system displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount of the spindle system based on the displacement amount, and the table system calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit
  • An X-axis correction amount output unit that obtains an X-axis correction amount based on the thermal displacement amount and the main-axis system displacement amount calculated by the main-shaft system displacement amount calculation unit and outputs the X-axis correction amount;
  • a displacement correction device It is provided with.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool is the thermal displacement correction system for a machine tool according to the third aspect,
  • the spindle system temperature data input unit inputs the temperature data from the support member temperature sensor and the column temperature sensor
  • the spindle system thermal displacement amount calculation unit inputs the support member from the spindle system temperature data input unit. Based on the temperature sensor and temperature data of the column temperature sensor, a thermal displacement amount of the spindle system with the column front surface as a reference position is calculated.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool including a spindle on which a tool is mounted, a column, and a support member for a spindle system interposed between the spindle and the column (for example, a cross rail, a saddle). , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that is installed in the position detector and detects temperature of the position detector and outputs temperature data;
  • a plurality of table temperature sensors installed at each part of the table in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table and outputting temperature data;
  • a support member temperature sensor installed on a support member of the spindle system, detecting a temperature of the support member of the spindle system and outputting temperature data;
  • a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from the position detector temperature sensor, and a thermal displacement amount of the position detector is calculated based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit.
  • a position detector thermal displacement calculation unit a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and an X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to the temperature distribution of the table, a thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit, and the table thermal displacement amount Table system thermal displacement that calculates the thermal displacement amount of the table system with the front surface of the column as a reference position based on the thermal displacement amount of the table calculated by the calculation unit
  • a spindle system temperature data input section for inputting the temperature data from the support member temperature sensor; and a spindle system with a column front surface as a reference position based on the temperature data input by the spindle system temperature data input section.
  • a spindle system thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount, a column inclination data input unit for inputting the inclination data from the level, and the column data based on the inclination data input by the column inclination data input unit.
  • Column inclination displacement amount calculation unit for calculating the inclination displacement amount, thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit, and inclination displacement of the column calculated by the column inclination displacement amount calculation unit
  • a spindle system displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount of the spindle system based on the amount, and a thermal displacement amount of the table system calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit
  • a displacement correction device having an X-axis correction amount output unit that obtains an X-axis correction amount based on the displacement amount of the main shaft system calculated by the main shaft system displacement amount calculation unit and outputs the X-axis correction amount When, It is provided with.
  • a thermal displacement correction system for a machine tool is the thermal displacement correction system for a machine tool according to the fifth aspect,
  • a column temperature sensor that is installed in the column and detects temperature of the column and outputs temperature data;
  • the spindle system temperature data input unit inputs the temperature data from the support member temperature sensor and the column temperature sensor, and the spindle system thermal displacement amount calculation unit inputs the support member from the spindle system temperature data input unit. Based on the temperature sensor and temperature data of the column temperature sensor, a thermal displacement amount of the spindle system with the column front surface as a reference position is calculated.
  • a main shaft on which a tool is mounted a column, and a support member for a main shaft system interposed between the main shaft and the column (for example, a cross rail, a saddle) , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that detects the temperature of the position detector and outputs temperature data, and is installed in each part of the table in the X-axis direction.
  • a plurality of table temperature sensors for detecting temperature and outputting temperature data; and a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from the position detector temperature sensor;
  • a position detector thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount of the position detector based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit, and a table for inputting the temperature data from the table temperature sensor A temperature data input unit; and a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to a temperature distribution in the X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit;
  • the front surface of the column is referenced based on the thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit and the thermal displacement amount of the table calculated by the table thermal displacement amount calculation unit.
  • a table system thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount of the table system as a position, and a heat of the table system calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit.
  • a displacement correction device having an X-axis correction amount output unit for obtaining an X-axis correction amount based on the position and outputting the X-axis correction amount.
  • the amount of thermal displacement of the table system (column ⁇ position detector ⁇ table) can be evaluated, and even if temperature distribution occurs in the table and the amount of thermal displacement of the table is not uniform, the displacement is accurate. Correction becomes possible.
  • a spindle on which a tool is mounted a column, and a support member for a spindle system interposed between the spindle and the column (for example, a cross rail, a saddle) , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that detects the temperature of the position detector and outputs temperature data, and is installed in each part of the table in the X-axis direction.
  • a plurality of table temperature sensors that detect temperature and output temperature data, and are installed on the support member of the spindle system, and detect temperature of the support member of the spindle system to detect temperature data.
  • the position detector based on the temperature data input from the position detector temperature data input unit, the position detector temperature data input unit that inputs the temperature data from the position detector temperature sensor, and the position detector temperature data input unit.
  • a position detector thermal displacement calculation unit for calculating the thermal displacement amount of the detector, a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and the temperature data input by the table temperature data input unit.
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table according to a temperature distribution in the X-axis direction generated in the table, and a position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit. Based on the amount of thermal displacement and the amount of thermal displacement of the table calculated by the table thermal displacement amount calculation unit, the heat of the table system with the column front as the reference position Based on the table system thermal displacement calculation unit for calculating the unit amount, the spindle system temperature data input unit for inputting the temperature data from the support member temperature sensor, and the temperature data input by the spindle system temperature data input unit A spindle system thermal displacement calculator that calculates the thermal displacement of the spindle system with the front of the column as a reference position, and the thermal displacement of the table system calculated by the table system thermal displacement calculator and the spindle system thermal displacement A displacement correction device having an X-axis correction amount output unit that obtains an X-axis correction amount based on the thermal displacement amount of the main spindle system calculated by the amount calculation unit and outputs the X
  • the displacement can be corrected with high accuracy. Further, it is possible to realize a thermal displacement model of the entire machine tool that comprehensively captures the thermal displacement amount of the table system and the thermal displacement amount of the spindle system, and a more accurate displacement correction system is achieved.
  • a main shaft on which a tool is mounted a column, and a support member for a main shaft system interposed between the main shaft and the column (for example, a cross rail, a saddle) , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that detects the temperature of the position detector and outputs temperature data, and is installed in each part of the table in the X-axis direction.
  • a plurality of table temperature sensors that detect temperature and output temperature data, and are installed on the support member of the spindle system, and detect temperature of the support member of the spindle system to detect temperature data.
  • a support member temperature sensor that outputs the column
  • a column temperature sensor that is installed on the front side and the rear side of the column, detects temperature on the front side and the rear side of the column, and outputs temperature data; and the position detector temperature
  • a position detector temperature data input unit for inputting the temperature data from a sensor, and a position detector thermal displacement for calculating a thermal displacement amount of the position detector based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit.
  • An amount calculation unit a table temperature data input unit for inputting the temperature data from the table temperature sensor, and a temperature distribution in the X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit
  • a table thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of the table
  • a position detector thermal displacement amount calculation unit that calculates the position detector thermal displacement amount.
  • a table system thermal displacement amount calculation unit that calculates a thermal displacement amount of a table system with a column front surface as a reference position based on a displacement amount and a thermal displacement amount of the table calculated by the table thermal displacement amount calculation unit;
  • a spindle system temperature data input unit for inputting the temperature data from the support member temperature sensor, and a thermal displacement amount of the spindle system with the column front as a reference position based on the temperature data input by the spindle system temperature data input unit
  • the column inclination displacement amount calculation unit to calculate, the thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit, and the column inclination displacement amount calculation
  • a spindle system displacement amount calculation unit that calculates a displacement amount of the spindle system based on the tilt displacement amount of the column calculated by the unit, and a thermal displacement amount of the table system calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit
  • an X-axis correction amount output unit that obtains an X-axis correction amount based on the main-axis system displacement amount calculation unit and calculates the X-axis correction amount based on the main-axis system displacement amount calculation unit.
  • the thermal displacement of the table system (column ⁇ position detector ⁇ table) and the spindle system (column ⁇ spindle system support member ⁇ spindle) with the column front as the reference position The amount of displacement can be evaluated, and even if the temperature distribution occurs in the table and the amount of thermal displacement of the table is nonuniform, accurate displacement correction can be performed.
  • displacement correction with higher accuracy becomes possible.
  • the spindle system temperature data input unit includes the temperature from the support member temperature sensor and the column temperature sensor.
  • the spindle system thermal displacement amount calculation unit inputs data, and the spindle system uses the front surface of the column as a reference position based on the temperature data of the support member temperature sensor and the column temperature sensor input by the spindle system temperature data input unit. Therefore, more accurate displacement correction can be performed by evaluating the thermal displacement amount of the spindle system in consideration of column temperature data.
  • a main shaft on which a tool is mounted a column, and a support member for a main shaft system interposed between the main shaft and the column (for example, a cross rail, a saddle) , Ram, spindle bearing, etc.), a table movable in the X-axis direction which is the longitudinal direction of the column, and a position detector for detecting the position of the table in the X-axis direction.
  • a position detector temperature sensor that detects the temperature of the position detector and outputs temperature data, and is installed in each part of the table in the X-axis direction.
  • a plurality of table temperature sensors that detect temperature and output temperature data, and are installed on the support member of the spindle system, and detect temperature of the support member of the spindle system to detect temperature data.
  • a support member temperature sensor that outputs a level, a level that is installed in the column and detects tilt angle of the column and outputs tilt data, and a position detector temperature that inputs the temperature data from the position detector temperature sensor A data input unit; a position detector thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount of the position detector based on the temperature data input by the position detector temperature data input unit; and the temperature from the table temperature sensor.
  • a table temperature data input unit for inputting data, and a table heat for calculating a thermal displacement amount of the table according to a temperature distribution in the X-axis direction generated in the table based on the temperature data input by the table temperature data input unit Calculated by a displacement amount calculation unit and a thermal displacement amount of the position detector calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit and the table thermal displacement amount calculation unit
  • a table system thermal displacement amount calculation unit for calculating a thermal displacement amount of the table system with the column front as a reference position based on the thermal displacement amount of the table, and a spindle for inputting the temperature data from the support member temperature sensor
  • a column inclination data input unit for inputting the inclination data from a device, a column inclination displacement amount calculation unit for
  • a displacement correction device having an X-axis correction amount output unit for obtaining an X-axis correction amount based on the displacement amount and outputting the X-axis correction amount.
  • the thermal displacement of the table system (column ⁇ position detector ⁇ table) and the spindle system (column ⁇ support member of the spindle system ⁇ spindle) can be evaluated, and the table has temperature distribution. Even if it occurs and the amount of thermal displacement of the table is non-uniform, accurate displacement correction becomes possible.
  • displacement correction with higher accuracy becomes possible.
  • the column temperature sensor is installed in the column and detects temperature of the column and outputs temperature data.
  • the spindle system temperature data input unit inputs the temperature data from the support member temperature sensor and the column temperature sensor
  • the spindle system thermal displacement amount calculation unit inputs the spindle system temperature data input unit. Since the heat displacement amount of the spindle system with the front surface of the column as a reference position is calculated based on the temperature data of the support member temperature sensor and the column temperature sensor, the spindle system considering the column temperature data is also used. By evaluating the amount of thermal displacement, more accurate displacement correction can be performed.
  • the machine tool is rotatably supported by a bed 31, a table 32, a portal column 33, a cross rail 34, a saddle 35, a ram 36, and the ram 36. It has a built-in main shaft 37, a tool 39 mounted on the main shaft 37 via an attachment 38, and a position detector 42.
  • the bed 31 is installed on the floor 40.
  • a table 32 and a column 33 are installed on the bed 31, and a work W is placed on the table 32.
  • the table 32 is moved along a horizontal X-axis direction (of the column 33) as indicated by an arrow A by a feed mechanism (not shown in FIG. 1; see FIG. 2) along a guide rail (not shown) laid on the upper surface 31a of the bed 31. It can move linearly in the front-rear direction).
  • the cross rail 34 is installed on the front surface 33a of the column 33, and along a guide rail (not shown) laid on the column front surface 33a, a straight line in the vertical Z-axis direction as shown by an arrow B by a feed mechanism (not shown). Can be moved.
  • the saddle 35 is installed on the front surface 34a of the cross rail 34, and can move linearly along the cross rail 34 in the horizontal Y-axis direction (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) by a feed mechanism (not shown). It has become.
  • the ram 36 is provided on the saddle 35 and can be moved in the Z-axis direction as indicated by an arrow C by a feed mechanism (not shown).
  • the main shaft 37 is provided in the ram 36 and is rotatably supported by a main shaft bearing 40. Note that the X, Y, and Z axes are orthogonal to each other.
  • the table 32 is provided with a plurality (five in the illustrated example) of table temperature sensors 41-1, 41-2, 41-3, 41-4, 41-5. These table temperature sensors 41-1 to 41-5 are arranged in each part of the table 32 at equal intervals along the X-axis direction. Accordingly, the table temperature sensors 41-1 to 41-5 detect the temperatures of the respective parts of the table 32, and use the detected temperature data a1, a2, a3, a4, a5 for the displacement correction device 51 (FIG. 2) of the machine tool. Refer to: Output to details below).
  • the position detector 42 is a general induct thin type linear scale, and includes a slider 42a and a scale 42b.
  • the scale 42b has a zigzag coil 42b-1, and is attached to the bed 31 and extends in the X-axis direction (the longitudinal direction is along the X-axis direction).
  • the slider 42a has a zigzag coil 42a-1, and is attached to the table 32 so as to face the scale 42b.
  • a current is passed through the coil 42a-1 of the slider 42a
  • a voltage is generated in the coil 42b-1 of the scale 42b by electromagnetic induction. Accordingly, when the slider 42a moves together with the table 32 in the X-axis direction, the relative position between the slider 42a and the scale 42b changes and the voltage changes.
  • the change in the voltage causes the position of the slider 42a in the X-axis direction, that is, the table.
  • the position in the X-axis direction of 32 (work W) can be detected.
  • the position detector 42 detects the position of the table 32 (work W), and outputs the detected position data to a feedback control device 61 (see FIG. 2, which will be described later in detail) of the machine tool (position feedback).
  • a position detector temperature sensor 41-6 is installed on the scale 42b of the position detector 42.
  • the position detector temperature sensor 41-6 detects the temperature of the position detector 42 (scale 42b), and outputs the detected temperature data a6 to the displacement correction device 51 of the machine tool.
  • an induct thin type linear scale is described as the position detector 42.
  • the linear scale is not limited to the induct thin type, and another type of linear scale is used as the position detector 42. May be.
  • the displacement correction device 51 uses a personal computer or the like, and includes a position detector temperature data input unit 52, a position detector thermal displacement amount calculation unit 53, and a table temperature data input unit 54.
  • the table thermal displacement calculation unit 55, the table system thermal displacement calculation unit 56, and the X-axis correction amount output unit 57 are provided.
  • position detector temperature data input unit 52 temperature data a6 of the position detector 42 (scale 42b) output from the position detector temperature sensor 41-6 is input.
  • position detector thermal displacement calculation unit 53 the X-axis direction of the position detector 42 (scale 42b) is based on the temperature data a6 of the position detector 42 (scale 42b) input by the position detector temperature data input unit 52. The amount of thermal displacement ⁇ L 1 is calculated.
  • the following formula (1) is a calculation formula example of the thermal displacement amount of the position detector 42 (scale 42b) and other machine tool parts (ram 36, spindle bearing 40, saddle 35, cross rail 34, column 33, etc.). It is. The amount of thermal displacement of each part of the machine tool other than the position detector 42 will be described in another embodiment.
  • ⁇ L is a thermal displacement [ ⁇ m] of each part of the machine tool such as the position detector 42 (scale 42b)
  • k 1 is a correction coefficient
  • ⁇ is a linear expansion of each part of the machine tool such as the position detector 42 (scale 42b).
  • T 0 is a reference temperature [° C.]
  • T is temperature data [° C.] of each part of the machine tool such as the position detector 42 (scale 42b)
  • ⁇ T is a temperature difference (T ⁇ T 0 ) between the temperature data T and the reference temperature T 0.
  • [° C.] and L are effective object lengths of parts of the machine tool such as the position detector 42 (scale 42b) (lengths of parts related to the amount of thermal displacement in the X-axis direction in each part of the machine tool) [m].
  • the thermal displacement amount ⁇ L 1 in the X-axis direction of the position detector 42 is determined by the linear expansion coefficient ⁇ of the position detector 42 (scale 42b), the reference temperature T 0, and the position detector 42 (scale 42b). Difference ⁇ T with temperature data T (temperature data a6 of position detector temperature sensor 41-6) and effective object length L of position detector 42 (scale 42a) are substituted into equation (1) to obtain ⁇ L Is obtained by calculating.
  • the effective object length L in the position detector 42 (scale 42a) is the position of the slider 42a (slider in the illustrated example) from the reference position X K (reference position in the X-axis direction) which is the column front surface 33a as shown in FIG.
  • the thermal displacement amount ⁇ L 1 of the position detector 42 is the amount of thermal displacement generated in the range of the length L 1 from the reference position X K of the column front surface 33a to the position of the slider 42a, that is, the length L This is an error amount caused by thermal displacement of the position detector 42 (scale 42b) in the range of 1 .
  • the table temperature data input unit 54 inputs temperature data a1 to a5 of each part of the table 32 output from the table temperature sensors 41-1 to 41-5.
  • the table thermal displacement calculation unit 55 the thermal displacement of the table 32 corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32 based on the temperature data a 1 to a 5 of each part of the table 32 input by the table temperature data input unit 54.
  • the amount ⁇ L 2 is calculated.
  • the following formulas (2) and (3) are examples of calculation formulas for calculating the thermal displacement amount ⁇ L 2 of the table 32 corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32.
  • ⁇ is the thermal displacement amount [ ⁇ m / m] of the table 32 per unit length
  • k 2 is a correction coefficient
  • ⁇ is a linear expansion coefficient [1 / (° C. ⁇ m)] of the table 32
  • T 0 is a reference.
  • the temperature [° C.] and T are the temperature data [° C.] of the table 32.
  • ⁇ L is the amount of thermal displacement [ ⁇ m] of the table 32 corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32
  • X and X i are the positions of the table 32 in the X-axis direction.
  • the horizontal axis is the position [m] in the X-axis direction on the table 32
  • the vertical axis is the temperature T [° C.] of the table 32
  • the horizontal axis represents the position [m] in the X-axis direction on the table 32
  • the vertical axis represents the thermal displacement amount ⁇ [ ⁇ m / m] of the table 32 per unit length.
  • the thermal displacement amount ⁇ L 2 of the table 32 corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction can be calculated from the distribution of the thermal displacement amount ⁇ of the table 32 per unit length.
  • X 0 is the installation position of the slider 42a in the table 32 as shown in FIG. 1 (in the illustrated example, the center position of the slider 42a in the X-axis direction).
  • ⁇ is obtained using the temperature data a2 up to the position 41-2
  • ⁇ is obtained using the temperature data a3 from the position of the table temperature sensor 41-2 (not including the position) to the position of the table temperature sensor 41-3.
  • ⁇ is obtained from the position of the table temperature sensor 41-3 (excluding the position) to the position of the table temperature sensor 41-4 using the temperature data a4, and the position of the table temperature sensor 41-4 (the position) From the position of the table temperature sensor 41-5 (or the end of the table 32) can be obtained using the temperature data a5.
  • an expression ⁇ (X) representing the distribution of the table thermal displacement amount ⁇ per unit length in the X-axis direction as illustrated in FIG. 3B can be obtained. Then, by integrating this ⁇ (X) with respect to the position X (0 to X i ) in the X-axis direction as shown in Equation (3), the table thermal displacement corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32
  • the table system thermal displacement amount calculation unit 56 calculates the thermal displacement amount ⁇ L 1 of the position detector 42 calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit 53 and the table thermal displacement amount calculation.
  • the table system thermal displacement amount (thermal displacement amount in the X-axis direction) is calculated by adding the table thermal displacement amount ⁇ L 2 calculated by the unit 55.
  • the amount of thermal displacement of the table system is the error amount of the X axis caused by the thermal displacement of the device 42 (scale 42b) and the table 32.
  • the table system thermal displacement amount calculation unit 56 outputs the calculated thermal displacement amount of the table system to the X axis correction amount output unit 57 as the X axis displacement amount in the table system.
  • the table feed mechanism 71 includes a servo motor 74, a reduction gear 75, a ball screw 76 (screw portion 76a, nut portion 76b), a pulse coder 77, and the like.
  • the servo motor 74 is connected to the threaded portion 76 a of the ball screw 76 via the reduction gear 75.
  • the screw portion 76 a and the nut portion 76 b of the ball screw 76 are screwed together, and the nut portion 76 b is attached to the table 32.
  • the slider 42 a of the position detector 42 is attached to the table 32, and the pulse coder 77 is attached to the servo motor 74.
  • the feedback control device 61 includes a deviation calculator 62, a multiplier 63, a deviation calculator 64, a proportional calculator 65, an integral calculator 66, an adder 67, a current controller 68, a differential calculator 69, and the like.
  • the position deviation d1 is obtained by calculating the difference from the position W).
  • Multiplier 63 obtains speed command d2 by multiplying position deviation d1 by position loop gain Kp.
  • the differential calculation unit 69 obtains the rotation speed of the servo motor 74 by differentiating the rotation angle of the servo motor 74 detected by the pulse coder 77 with respect to time.
  • the deviation calculator 64 calculates the speed deviation d3 by calculating the difference between the speed command d2 and the rotational speed of the servo motor 74 determined by the differential calculator 69.
  • the proportional calculation unit 65 obtains the proportional value d4 by multiplying the speed deviation d3 by the speed loop proportional gain Kv.
  • the integral calculation unit 66 multiplies the speed deviation d3 by the speed loop integral gain Kvi, and integrates the multiplied value to obtain the integral value d5.
  • the adder 67 adds the proportional value d4 and the integral value d5 to obtain the torque command d6.
  • the current control unit 68 controls the current supplied to the servo motor 74 so that the torque of the servo motor 74 follows the torque command d6.
  • the rotation speed of the servo motor 74 follows the speed command d2, and the movement position of the table 52 in the X-axis direction is controlled so as to follow the corrected X-axis position command.
  • the spindle 37 on which the tool 39 is mounted, the column 33, and the spindle 37 and the column 33 are interposed.
  • Cross rail 34, saddle 35, ram 36, spindle bearing 40, which is a support member of the spindle system, table 32 movable in the X axis direction which is the longitudinal direction of column 33, and the position of table 32 in the X axis direction are detected.
  • the position detector temperature sensor 41-6 is installed in the position detector 42, detects the temperature of the position detector 42, and outputs temperature data a6.
  • a plurality of table temperature sensors 41-1 to 41-4 installed at each part of the table 32 in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table 32 and outputting temperature data a 1 to a 5.
  • a position detector temperature data input unit 52 for inputting temperature data a6 from the position detector temperature sensor 41-6, and a position detector 42 based on the temperature data a6 input by the position detector temperature data input unit 52
  • a position detector thermal displacement amount calculation unit 53 for calculating the thermal displacement amount
  • a table temperature data input unit 54 for inputting temperature data a1 to a5 from the table temperature sensors 41-1 to 41-5, and a table temperature data input unit.
  • a table thermal displacement amount calculation unit 55 for calculating a thermal displacement amount of the table 32 according to a temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32 based on the temperature data a1 to a5 input at 54, and a position detector thermal displacement amount calculation. Based on the thermal displacement amount of the position detector 42 calculated by the unit 53 and the thermal displacement amount of the table 32 calculated by the table thermal displacement calculation unit 55, the column front surface 33a is used as a basis.
  • a table system thermal displacement amount calculation unit 56 that calculates a thermal displacement amount of the table lines and the position X K, the correction amount in the X-axis based on the thermal displacement amount of the table lines calculated in the table line thermal displacement amount calculation unit 56 because it characterized the asking that a displacement correction apparatus 51 having the X-axis correction amount output unit 57 for outputting a correction amount of the X-axis, the table system in which the column front 33a and reference position X K ( Column 33-> position detector 42-> table 32) can be evaluated, and even if temperature distribution occurs in the table 32 and the amount of thermal displacement of the table 32 is not uniform, the displacement is accurate. Correction becomes possible.
  • a plurality of temperature sensors 41-7, 41-8, 41-9, 41- 10 is installed in the machine tool.
  • the cross rail temperature sensor 41-7 is installed on the cross rail 34, detects the temperature of the cross rail 34, and outputs the detected temperature data a7 to the displacement correction device 81 (see FIG. 5: details will be described later) of the machine tool. To do.
  • the saddle temperature sensor 41-8 is installed in the saddle 35, detects the temperature of the saddle 35, and outputs this detected temperature data a8 to the displacement correction device 81.
  • the ram temperature sensor 41-9 is installed in the ram 36, detects the temperature of the ram 36, and outputs the detected temperature data a9 to the displacement correction device 81.
  • the main shaft bearing temperature sensor 41-10 is installed on the main shaft bearing 40, detects the temperature of the main shaft bearing 40, and outputs the detected temperature data a10 to the displacement correction device 81.
  • the displacement correction device 81 uses a personal computer or the like, and has the same position detector temperature data input unit 52, position detector thermal displacement amount calculation unit 53, and table temperature data as described above.
  • the input unit 54 the table thermal displacement calculation unit 55, and the table system thermal displacement calculation unit 56, a spindle system temperature data input unit 82, a spindle system thermal displacement calculation unit 83, and an X-axis correction amount output Part 84.
  • the temperature data a7 of the cross rail 34 output from the cross rail temperature sensor 41-7, the temperature data a8 of the saddle 35 output from the saddle temperature sensor 41-8, and the ram temperature sensor The temperature data a9 of the ram 36 output from 41-9 and the temperature data a10 of the spindle bearing 40 output from the spindle bearing temperature sensor 41-10 are input.
  • the spindle system thermal displacement amount calculation unit 83 calculates the amount of thermal displacement in the X-axis direction in the spindle system based on the temperature data a7 to a10 of each part of the spindle system input by the spindle system temperature data input unit 82.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the cross rail 34, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the cross rail 34 (temperature data a7 of the cross rail temperature sensor 41-7), and the object effective of the cross rail 34 Substituting the length L into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the cross rail 34 in the X-axis direction is calculated. Further, the linear expansion coefficient ⁇ of the saddle 35, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the saddle 35 (temperature data a8 of the saddle temperature sensor 41-8), and the effective length L of the saddle 35 are obtained. Substituting into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the saddle 35 in the X-axis direction is calculated.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the ram 36, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the ram 36 (temperature data a9 of the ram temperature sensor 41-9), and the effective length L of the ram 36 are obtained. Substituting into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the ram 36 in the X-axis direction is calculated. Further, the linear expansion coefficient ⁇ of the main shaft bearing 40, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the main shaft bearing 40 (temperature data a10 of the main shaft bearing temperature sensor 41-10), and the object effective of the main shaft bearing 40 are effective. By substituting the length L into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the main shaft bearing 40 in the X-axis direction is calculated.
  • the spindle system thermal displacement amount calculation unit 83 outputs the calculated thermal displacement amount of the spindle system to the X axis correction amount output unit 84 as the X axis correction amount in the spindle system.
  • the X sent from the displacement correction device 81 (X-axis correction amount output unit 84).
  • the position deviation d1 is obtained by calculating the difference from the position of a certain table 32 (work W).
  • thermal displacement correction system of the second embodiment are the same as those of the thermal displacement correction system of the first embodiment.
  • the spindle 37 on which the tool 39 is mounted, the column 33, and the spindle 37 and the column 33 are interposed.
  • Cross rail 34, saddle 35, ram 36, spindle bearing 40, which is a support member of the spindle system, table 32 movable in the X axis direction which is the longitudinal direction of column 33, and the position of table 32 in the X axis direction are detected.
  • the position detector temperature sensor 41-6 is installed in the position detector 42, detects the temperature of the position detector 42, and outputs temperature data a6.
  • a plurality of table temperature sensors 41-1 to 41-4 installed at each part of the table 32 in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table 32 and outputting temperature data a 1 to a 5.
  • -5 installed on the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 which are support members of the main shaft system, and detects the temperature of the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 to detect the temperature.
  • a table system thermal displacement amount calculation unit 56 that calculates a thermal displacement amount of the table lines as a reference position X K, a cross rail temperature sensor 41-7, saddle temperature sensor 41-8, the ram temperature sensor 41-9 and the main shaft bearing temperature
  • Spindle system temperature data input unit 82 for inputting temperature data a7 to a10 from sensor 41-10, and temperature data a7 input by spindle system temperature data input unit 82
  • a spindle system thermal displacement amount calculation unit 83 for calculating the thermal displacement of the spindle system in which the column front 33a and reference position X K based on a10, thermal displacement of the table lines calculated in the table line thermal displacement amount calculation unit 56
  • An X-axis correction amount output unit 84 for obtaining an X-axis correction amount based on the amount and the thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement calculation unit 83 and outputting the X-axis correction amount; due to the displacement correcting unit 81 comprising the having, thermal displacement amount and
  • Embodiment 3 A machine tool thermal displacement correction system according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the same parts as those in the thermal displacement correction systems of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. .
  • a plurality of temperature sensors 41-11, 41-12, 41-13, 41- in addition to the temperature sensors 41-1 to 41-10 similar to those described above. 14, 41-15, 41-16 are installed in the machine tool.
  • Column temperature sensors 41-11, 41-12, and 41-13 are respectively installed at the upper, middle, and lower portions on the front surface 33a side of the column 33, and detect the temperatures of these upper, middle, and lower portions,
  • the detected temperature data a11, a12, a13 are output to a displacement correction device 91 (see FIG. 7: details will be described later) of the machine tool.
  • the column temperature sensors 41-14, 41-15 and 41-16 are respectively installed at the upper, middle and lower parts on the rear surface 33b side of the column 33, and detect the temperatures of these upper, middle and lower parts,
  • the detected temperature data a14, a15, a16 are output to the displacement correction device 91.
  • the displacement correction device 91 uses a personal computer or the like, and has the same position detector temperature data input unit 52, position detector thermal displacement amount calculation unit 53, and table temperature data as described above.
  • the input unit 54 the table thermal displacement calculation unit 55, and the table system thermal displacement calculation unit 56, a spindle system temperature data input unit 92, a spindle system thermal displacement calculation unit 93, and a column temperature data input unit 94, a column inclination displacement amount calculation unit 95, a spindle system displacement amount calculation unit 96, and an X-axis correction amount output unit 97.
  • the temperature data a7 of the cross rail 34 output from the cross rail temperature sensor 41-7
  • the temperature data a8 of the saddle 35 output from the saddle temperature sensor 41-8
  • the ram temperature sensor The temperature data a9 of the ram 36 output from 41-9, the temperature data a10 of the spindle bearing 40 output from the spindle bearing temperature sensor 41-10, and the columns output from the column temperature sensors 41-11 to 41-16 33 temperature data a11 to a16 are input.
  • the spindle system thermal displacement calculation unit 93 calculates the amount of thermal displacement in the X-axis direction in the spindle system based on the temperature data a7 to a16 of each part of the spindle system input by the spindle system temperature data input unit 92.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the cross rail 34, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the cross rail 34 (temperature data a7 of the cross rail temperature sensor 41-7), and the object effective of the cross rail 34 Substituting the length L into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the cross rail 34 in the X-axis direction is calculated. Further, the linear expansion coefficient ⁇ of the saddle 35, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the saddle 35 (temperature data a8 of the saddle temperature sensor 41-8), and the effective length L of the saddle 35 are obtained. Substituting into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the saddle 35 in the X-axis direction is calculated.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the ram 36, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the ram 36 (temperature data a9 of the ram temperature sensor 41-9), and the effective length L of the ram 36 are obtained. Substituting into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the ram 36 in the X-axis direction is calculated. Further, the linear expansion coefficient ⁇ of the main shaft bearing 40, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the main shaft bearing 40 (temperature data a10 of the main shaft bearing temperature sensor 41-10), and the object effective of the main shaft bearing 40 are effective. By substituting the length L into the above equation (1), the amount of thermal displacement of the main shaft bearing 40 in the X-axis direction is calculated.
  • the linear expansion coefficient ⁇ of the column 33, the temperature difference ⁇ T between the reference temperature T 0 and the temperature data T of the column 33, and the object effective length L of the column 33 are substituted into the above equation (1), and the column 33 The amount of thermal displacement in the X-axis direction is calculated.
  • the temperature data T of the column 33 is based on the temperature data a11 to a16 of the column temperature sensors 41-11 to 41-16, and an appropriate value such as an average value or maximum value of the temperature data a11 to a16. Can be used.
  • the column temperature data input unit 94 receives the temperature data a11 to a16 of the column 33 output from the column temperature sensors 41-11 to 41-16.
  • the column inclination displacement amount calculation unit 95 X based on the inclination of the column 33 based on the temperature data a11 to a13 on the column front surface 33a side and the temperature data a14 to a16 on the column rear surface 33b side input by the column temperature data input unit 94.
  • An inclination displacement amount ⁇ which is an axial displacement amount is calculated.
  • the column 33 before tilting is indicated by a one-dot chain line
  • the column 33 after tilting is indicated by a solid line.
  • the height of the column 33 is L H
  • the width of the column side surface 33c is ⁇
  • the temperature data on the column front surface 33a side is T 1
  • the temperature data on the column rear surface 33b side is T 2
  • the tilt displacement is ⁇
  • the radius of the arc in the column 33 deformed in an arc is ⁇
  • the inclination angle of the column 33 is ⁇
  • equation (6) is obtained from these equations (4) and (5) as follows.
  • ⁇ T 1 is a temperature difference (T 1 ⁇ T 0 ) between the temperature data T 1 on the column front surface 33a side and the reference temperature T 0, and ⁇ T 2 is the temperature data T 2 on the column rear surface 33b side and the reference temperature. This is the temperature difference from T 0 (T 2 ⁇ T 0 ).
  • the temperature data T 1 such as any value or average value of the temperature data a11 ⁇ a13 in the column front 33a side can be used
  • the temperature data T 2 are, temperature data a14 ⁇ column rear side 33b Any value or average value of a16 can be used.
  • the spindle system displacement amount calculation unit 96 the thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit 93 and the tilt displacement amount calculated by the column inclination displacement amount calculation unit 95. Based on ⁇ (for example, adding them), the displacement amount of the X axis in the spindle system is calculated, and this is output to the X axis correction amount output unit 97.
  • the deviation calculation unit 62 of the feedback control device 61 in response to the X-axis position command sent from the numerical control device (not shown), the X sent from the displacement correction device 91 (X-axis correction amount output unit 97).
  • the position deviation d1 is obtained by calculating the difference from the position of a certain table 32 (work W).
  • thermal displacement correction system of the third embodiment are the same as those of the thermal displacement correction system of the first and second embodiments.
  • the spindle 37 on which the tool 39 is mounted, the column 33, and the spindle 37 and the column 33 are interposed.
  • Cross rail 34, saddle 35, ram 36, spindle bearing 40, which is a support member of the spindle system, table 32 movable in the X axis direction which is the longitudinal direction of column 33, and the position of table 32 in the X axis direction are detected.
  • the position detector temperature sensor 41-6 is installed in the position detector 42, detects the temperature of the position detector 42, and outputs temperature data a6.
  • a plurality of table temperature sensors 41-1 to 41-4 installed at each part of the table 32 in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table 32 and outputting temperature data a 1 to a 5.
  • -5 installed on the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 which are support members of the main shaft system, and detects the temperature of the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 to detect the temperature.
  • the position detector thermal displacement amount calculation unit 53 for calculating the thermal displacement amount of the position detector 42 based on the temperature data a6 input in 2 and the temperature data a1 to a5 from the table temperature sensors 41-1 to 41-5 are input.
  • a table system thermal displacement amount calculation unit 56 that calculates a thermal displacement amount of the table system in which the column front 33a as a reference position X K, cross rail temperature sensor as a supporting member temperature sensor 41-7, Saddle temperature sensor 41-8, Ram temperature sensor 41-9, Spindle bearing temperature sensor 41-10, and Spindle system temperature data input to input temperature data a7 to a16 from column temperature sensors 41-11 to 41-16 and parts 92, with the temperature data a7 ⁇ spindle system thermal displacement amount calculation unit 93 that calculates a thermal displacement amount of the spindle system that the reference position X K column front 33a based on a16 entered in the spindle system temperature data input unit 92
  • the column temperature data input unit 94 inputs temperature data a11 to a16 from the column temperature sensors 41-11 to 41-16, and the inclination displacement of the column 33 based on the temperature data a11 to a16 input from the column temperature data input unit 94.
  • the spindle system displacement amount calculation unit 96 that calculates the displacement amount of the spindle system based on the inclination displacement amount of the column 33 calculated by the ram inclination displacement amount calculation unit 95 and the table system thermal displacement amount calculation unit 56
  • An X-axis correction amount output unit that obtains an X-axis correction amount based on the thermal displacement amount of the table system and the displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system displacement amount calculation unit 96 and outputs the X-axis correction amount because it is characterized in that a displacement correction device 91 and a 97, the thermal displacement of the main shaft line of the column front 33a of the reference position X K and the table system (column 33 ⁇ position detector 42 ⁇ table 32) (Column 33 ⁇ Cross rail 34 ⁇ Saddle 35 ⁇ Ram 36 ⁇ Spindle bearing 40 ⁇ Spindle 37
  • the level 100 is installed in the machine tool.
  • the level 100 is installed on the upper surface 33d of the column 33, detects the inclination angle ⁇ of the column 33, and outputs the detected inclination data ⁇ to the displacement correction device 101 (see FIG. 11: details will be described later) of the machine tool. .
  • the displacement correction apparatus 101 uses a personal computer or the like, and has the same position detector temperature data input unit 52, position detector thermal displacement amount calculation unit 53, and table temperature data as described above.
  • the table thermal displacement calculation unit 55 the table system thermal displacement calculation unit 56, the spindle system temperature data input unit 92, and the spindle system thermal displacement calculation unit 93, a column inclination data input unit 102, a column inclination displacement amount calculation unit 103, a spindle system displacement amount calculation unit 104, and an X-axis correction amount output unit 105.
  • the inclination data ⁇ of the column 33 output from the level 100 is input.
  • the column inclination displacement amount calculation unit 103 calculates an inclination displacement amount ⁇ that is a displacement amount in the X-axis direction due to the inclination of the column 33 based on the inclination data ⁇ of the column 33 input by the column inclination data input unit 102.
  • the tilt displacement amount ⁇ can be calculated by substituting the tilt data ⁇ into the above equation (8).
  • the spindle system displacement amount calculation unit 104 is based on the thermal displacement amount of the spindle system calculated by the spindle system thermal displacement amount calculation unit 93 and the inclination displacement amount ⁇ calculated by the column inclination displacement amount calculation unit 103 (for example, By adding these, the amount of displacement of the X axis in the spindle system is calculated, and this is output to the X axis correction amount output unit 105.
  • the deviation calculation unit 62 of the feedback control device 61 in response to the X-axis position command sent from the numerical control device (not shown), the X sent from the displacement correction device 101 (X-axis correction amount output unit 105).
  • the position deviation d1 is obtained by calculating the difference from the position of a certain table 32 (work W).
  • thermal displacement correction system of the fourth embodiment are the same as those of the thermal displacement correction system of the first to third embodiments.
  • the spindle 37 on which the tool 39 is mounted, the column 33, and the spindle 39 and the column 37 are interposed.
  • Cross rail 34, saddle 35, ram 36, spindle bearing 40, which is a support member of the spindle system, table 32 movable in the X axis direction which is the longitudinal direction of column 33, and the position of table 32 in the X axis direction are detected.
  • the position detector temperature sensor 41-6 is installed in the position detector 42, detects the temperature of the position detector 42, and outputs temperature data a6.
  • a plurality of table temperature sensors 41-1 to 41-4 installed at each part of the table 32 in the X-axis direction and detecting temperature of each part of the table 32 and outputting temperature data a 1 to a 5.
  • -5 installed on the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 which are support members of the main shaft system, and detects the temperature of the cross rail 34, saddle 35, ram 36 and main shaft bearing 40 to detect the temperature.
  • the position detector thermal displacement amount calculation unit 53 for calculating the thermal displacement amount of the position detector 42 based on the temperature data a6 input by the position detector temperature data input unit 52, and the table temperature sensors 41-1 to 41-5.
  • the table temperature data input unit 54 for inputting the temperature data a1 to a5 and the table 32 corresponding to the temperature distribution in the X-axis direction generated in the table 32 based on the temperature data a1 to a5 input by the table temperature data input unit 54.
  • a table thermal displacement amount calculation unit 55 that calculates a thermal displacement amount, a thermal displacement amount of the position detector 42 calculated by the position detector thermal displacement amount calculation unit 53, and a table 32 calculated by the table thermal displacement amount calculation unit 55.
  • the thermal displacement amount and the table system thermal displacement amount calculation unit 56 that calculates a thermal displacement amount of the table system in which the column front 33a and reference position X K based on the support member temperature sensor Temperature data a7 to a16 from the cross rail temperature sensor 41-7, saddle temperature sensor 41-8, ram temperature sensor 41-9, spindle bearing temperature sensor 41-10 and column temperature sensors 41-11 to 41-16 the spindle system temperature data input unit 92, the main shaft system heat to calculate the thermal displacement of the main shaft lines as the reference position X K column front 33a on the basis of the temperature data a7 ⁇ a16 entered in the spindle system temperature data input unit 92
  • the spindle system displacement amount calculation unit 104 that calculates the displacement amount of the spindle system based on the inclination displacement amount of the column 33 calculated by the output unit 103, and the table system heat calculated by the table system thermal displacement amount calculation unit 56
  • An X-axis correction amount output unit 105 that obtains an X-axis correction amount based on the displacement amount and the main-axis system displacement amount calculation unit 104 and outputs the X-axis correction amount.
  • the present invention relates to a thermal displacement correction system for machine tools, and is useful when applied to a thermal displacement correction system for various machine tools such as a portal machining center and a vertical machining center.

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Abstract

　本発明はコラム前面を基準位置として熱変位量を評価し、且つ、テーブルの熱変位量が不均一であっても精度のよい熱変位補正を行うことなどが可能な工作機械の熱変位補正システムを提供することを目的とする。そのため、例えば、位置検出器温度センサ(41-6)と、テーブル温度センサ(41-1～41-5)と、温度データ(a6)を入力する温度データ入力部、温度データ(a6)に基づいて位置検出器の熱変位量を算出する熱変位量算出部、温度データ(a1～a5)を入力する温度データ入力部、温度データ(a1～a5)に基づいてＸ軸方向の温度分布に応じたテーブルの熱変位量を算出する熱変位量算出部、前記位置検出器の熱変位量と前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出する熱変位量算出部、前記テーブル系統の熱変位量に基づいてＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部を有する変位補正装置とを備えた構成とする。

Description

工作機械の熱変位補正システム
　本発明は工作機械の熱変位補正システムに関するものである。
　一般的に工作機械などの制御系では、図１２に示すような機械端の位置情報を位置検出器１で検出して位置フィードバックとして使用するフルクローズドループのフィードバック制御系を採用しているが、機械内に有する主軸やサーボモータ２などの熱源及び外気温度の変化によって機械変位が発生するため、各移動軸の位置決め精度や３次元空間における位置決め精度などの静的精度は悪化する。なお、機械変位は単に熱変位によるものだけでなく、機械の自重によるたわみなどによっても発生する。
　更に、工作機械などの制御系として図１３に示すようなセミクローズドループのフィードバック制御系を採用した場合には、パルスコーダ３で検出するサーボモータ２の回転位置を位置フィードバックとして使用しているため、静的精度は更に悪化する傾向となる。このような機械変位はロボットなどの制御においても同様に発生する。
　上記のような機械変位による静的精度の悪化、特に熱などに起因して発生する機械変位による静的精度悪化は加工誤差増大の大きな要因の一つであり、現在でもなお大きな問題であるが、熱に起因して発生する機械変位による静的精度悪化の対策としては、従来より、図１４及び図１５に示すような温度センサによる熱変位補正システムなどが提案されている。
　詳細な説明は省略するが、図１４は立形マシニングセンタの熱変位補正システム（熱変位補正機能）であり、この熱変位補正システムでは温度センサ１１を機械の各部（コラム１２、サドル１３、ヘッド１４、テーブル１６、ワークＷ、ベッド１８）に埋め込み、これらの温度センサ１１によって計測した温度データを基にして機械の熱変位量を簡易的な算術式を用いて推測し、その変位量だけ機械座標などをシフトさせることにより機械変位量を補償する。なお、図１３中の１５は主軸である。
　図１５は門形マシニングセンタの熱変位補正システム（熱変位補正機能）であり、この熱変位補正システムでは温度センサ２１を機械の各部（コラム２２、クロスレール２３、サドル２４、主軸２７、テーブル２６、ワークＷ、ベッド２８）に埋め込み、これらの温度センサ２１によって計測した温度データを基にして機械の熱変位量を簡易的な算術式を用いて推測し、その変位量だけ機械座標などをシフトさせることにより機械変位量を補償する。なお、図９中の２５はラムである。
　なお、これらに関連する先行技術文献としては、下記の特許文献１～５がある。
　一方で、工作機械の熱変位は熱源がある主軸やコラムなどの機械構造物だけでなく、テーブルにおいても発生する。そのため、テーブルの熱変位対策として、下記の特許文献６ではテーブルの熱変位を考慮した工作機械の熱変位補正方法が提案されている。
特開平１０－６１８３号公報 特開２００６－２８１４２０号公報 特開２００６－１５４６１号公報 特開２００７－１５０９４号公報 特開２００８－１８３６５３号公報 特許第４３５９５７３号公報
　しかしながら、上記特許文献６で提案されている工作機械の熱変位補正方法には、次のような問題点がある。
（１）　特許文献６の方法ではテーブルの温度は均一としているが、大形の工作機械では特にテーブルの大きさが大きくテーブル全体が必ずしも均一な温度になることはなく、そのため熱変位量もテーブルの各部位によって異なる（テーブルには熱源は特にないため、テーブルは外気温度の変化や加工で使用するクーラントなどの影響を受けて熱変位することがほとんどである）。
（２）　特許文献６の方法ではテーブル上のワークの固定位置を規定しているが、このようにワークの固定位置を規定することは、小さなワークに対しては可能であるが、大形の工作機械のワークに対しては難しい。つまり、変形するワークを基準位置として規定する方法では現実的でない。
（３）　特許文献６の方法では熱変位の基準位置を工具中心位置としているが、実際にはコラム前面を基準位置として、次の２系統の熱変位が存在する。これに対して特許文献６の方法では、１系統側の熱変位のみを議論しており、基準位置もコラム前面とは異なる。
　テーブル系統の熱変位：コラム⇒位置検出器⇒テーブル（⇒ワーク）
　主軸系統の熱変位：コラム⇒クロスレール⇒サドル⇒主軸⇒（アタッチメント⇒）工具
　従って本発明は上記の事情に鑑み、コラム前面を基準位置として熱変位量を評価し、且つ、テーブルに温度分布が生じてテーブルの熱変位量が不均一であっても精度のよい熱変位補正を行うことができ、更には、テーブル系統だけでなく主軸系統の変位も考慮した総合的な精度のよい変位補正を行うことができる工作機械の熱変位補正システムを提供することを課題とする。
　上記課題を解決する第１発明の工作機械の熱変位補正システムは、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいて前記コラムの前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量に基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
を備えたことを特徴とする。
　また、第２発明の工作機械の熱変位補正システムは、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
を備えたことを特徴とする。
　また、第３発明の工作機械の熱変位補正システムは、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
　前記コラムの前面側及び後面側に設置され、前記コラムの前面側及び後面側の温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサと、
　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記コラム温度センサから前記温度データを入力するコラム温度データ入力部と、前記コラム温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
を備えたことを特徴とする。
　また、第４発明の工作機械の熱変位補正システムは、第３発明の工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出することを特徴とする。
　また、第５発明の工作機械の熱変位補正システムは、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
　前記コラムに設置され、前記コラムの傾斜角度を検出して傾斜データを出力する水準器と、
　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記水準器から前記傾斜データを入力するコラム傾斜データ入力部と、前記コラム傾斜データ入力部で入力した前記傾斜データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
を備えたことを特徴とする。
　また、第６発明の工作機械の熱変位補正システムは、第５発明の工作機械の熱変位補正システムにおいて、
　前記コラムに設置され、前記コラムの温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサを有し、
　前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出することを特徴とする。
　第１発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいて前記コラムの前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量に基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置とを備えたことを特徴としているため、コラム前面を基準位置としたテーブル系統（コラム⇒位置検出器⇒テーブル）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブルに温度分布が生じてテーブルの熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。
　第２発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置とを備えたことを特徴としているため、コラム前面を基準位置としたテーブル系統（コラム⇒位置検出器⇒テーブル）の熱変位量と主軸系統（コラム⇒主軸系統の支持部材⇒主軸）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブルに温度分布が生じてテーブルの熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。更には、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。
　第３発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、前記コラムの前面側及び後面側に設置され、前記コラムの前面側及び後面側の温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサと、前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記コラム温度センサから前記温度データを入力するコラム温度データ入力部と、前記コラム温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置とを備えたことを特徴としているため、コラム前面を基準位置としたテーブル系統（コラム⇒位置検出器⇒テーブル）の熱変位量と主軸系統（コラム⇒主軸系統の支持部材⇒主軸）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブルに温度分布が生じてテーブルの熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。また、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。更には、テーブル系統及び主軸系統の熱変位量だけでなく、コラムの傾斜変位量も考慮することにより、更に精度の良い変位補正が可能になる。
　第４発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、第３発明の工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出することを特徴としているため、コラムの温度データも考慮した主軸系統の熱変位量を評価することにより、より精度の良い変位補正が可能になる。
　第５発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材（例えばクロスレール、サドル、ラム、主軸ベアリングなど）と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、前記コラムに設置され、前記コラムの傾斜角度を検出して傾斜データを出力する水準器と、前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記水準器から前記傾斜データを入力するコラム傾斜データ入力部と、前記コラム傾斜データ入力部で入力した前記傾斜データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置とを備えたことを特徴としているため、コラム前面を基準位置としたテーブル系統（コラム⇒位置検出器⇒テーブル）の熱変位量と主軸系統（コラム⇒主軸系統の支持部材⇒主軸）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブルに温度分布が生じてテーブルの熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。また、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。更には、テーブル系統及び主軸系統の熱変位量だけでなく、コラムの傾斜変位量も考慮することにより、更に精度の良い変位補正が可能になる。
　第６発明の工作機械の熱変位補正システムによれば、第５発明の工作機械の熱変位補正システムにおいて、前記コラムに設置され、前記コラムの温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサを有し、前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出することを特徴としているため、コラムの温度データも考慮した主軸系統の熱変位量を評価することにより、より精度の良い変位補正が可能になる。
本発明の実施の形態例１に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、温度センサの配置を示す工作機械の側面図である。 本発明の実施の形態例１に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、変位補正装置側の構成を示すブロック図である。 （ａ）はテーブルの温度分布を示す図、（ｂ）は単位長さ当たりのテーブル熱変位量の分布を示す図である。 本発明の実施の形態例２に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、温度センサの配置を示す工作機械の側面図である。 本発明の実施の形態例２に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、変位補正装置側の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態例３に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、温度センサの配置を示す工作機械の側面図である。 本発明の実施の形態例３に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、変位補正装置側の構成を示すブロック図である。 コラムの前面側と後面側の温度差によるコラム傾斜変位量の算出式に関する説明図である。 コラムの前面側と後面側の温度差によるコラム傾斜変位量の算出式に関する説明図である。 本発明の実施の形態例４に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、温度センサ及び水準器の配置を示す工作機械の側面図である。 本発明の実施の形態例４に係る工作機械の熱変位補正システムに関する図であって、変位補正装置側の構成を示すブロック図である。 従来のフルクローズドループのフィードバック制御装置のブロック図である。 従来のセミクローズドループのフィードバック制御装置のブロック図である。 従来の立形マシニングセンタの温度センサによる熱変位補正システムのブロック図である。 従来の門形マシニングセンタの温度センサによる熱変位補正システムのブロック図である。
　以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
　＜実施の形態例１＞
　図１～図３に基づき、本発明の実施の形態例１に係る工作機械の熱変位補正システムについて説明する。
　図１に示すように、工作機械は、ベッド３１と、テーブル３２と、門形のコラム３３と、クロスレール３４と、サドル３５と、ラム３６と、ラム３６に回転可能に支持された状態で内蔵された主軸３７と、主軸３７にアタッチメント３８を介して装着された工具３９と、位置検出器４２とを有している。
　ベッド３１は床面４０に設置されている。ベッド３１上にはテーブル３２及びコラム３３が設置され、テーブル３２上にはワークＷが載置されている。テーブル３２は、ベッド３１の上面３１ａに敷設されたガイドレール（図示省略）に沿って、送り機構（図１では図示省略：図２参照）により矢印Ａの如く水平なＸ軸方向（コラム３３の前後方向）に直線的に移動可能になっている。クロスレール３４はコラム３３の前面３３ａに設置されており、コラム前面３３ａに敷設されたガイドレール（図示省略）に沿って、送り機構（図示省略）により矢印Ｂの如く鉛直なＺ軸方向に直線的に移動可能になっている。サドル３５はクロスレール３４の前面３４ａに設置されており、クロスレール３４に沿って、送り機構（図示省略）により水平なＹ軸方向（図１の紙面と直交する方向）に直線的に移動可能になっている。ラム３６はサドル３５に設けられ、送り機構（図示省略）により矢印Ｃの如くＺ軸方向に移動可能になっている。主軸３７はラム３６内に設けられており、主軸ベアリング４０によって回転可能に支持されている。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸は互いに直交している。
　そして、テーブル３２には複数個（図示例では５個）のテーブル温度センサ４１－１，４１－２，４１－３，４１－４，４１－５が設置されている。これらのテーブル温度センサ４１－１～４１－５はＸ軸方向に沿って等間隔にテーブル３２の各部に配設されている。従って、テーブル温度センサ４１－１～４１－５はテーブル３２の各部の温度をそれぞれ検出して、これらの検出温度データａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５を工作機械の変位補正装置５１（図２参照：詳細後述）へ出力する。
　位置検出器４２は一般的なインダクトシン方式のリニアスケールであり、スライダ４２ａとスケール４２ｂとを有して成るものである。スケール４２ｂはジグザグ状のコイル４２ｂ－１を有しており、ベッド３１に取り付けられてＸ軸方向に延びている（長手方向がＸ軸方向に沿っている）。スライダ４２ａはジグザグ状のコイル４２ａ－１を有し、スケール４２ｂに対向した状態でテーブル３２に取り付けられている。スライダ４２ａのコイル４２ａ－１に電流を流すと、電磁誘導作用でスケール４２ｂのコイル４２ｂ－１に電圧が発生する。従って、テーブル３２とともにスライダ４２ａがＸ軸方向に移動すると、スライダ４２ａとスケール４２ｂの相対位置が変化して前記電圧が変化するため、この電圧の変化によってスライダ４２ａのＸ軸方向の位置、即ちテーブル３２（ワークＷ）のＸ軸方向の位置を検出することができる。このようにして位置検出器４２はテーブル３２（ワークＷ）の位置を検出し、この検出位置データを工作機械のフィードバック制御装置６１（図２参照：詳細後述）へ出力する（位置フィードバック）。
　そして、位置検出器４２のスケール４２ｂには位置検出器温度センサ４１－６が設置されている。位置検出器温度センサ４１－６は位置検出器４２（スケール４２ｂ）の温度を検出し、この検出温度データａ６を工作機械の変位補正装置５１へ出力する。
　なお、上記では位置検出器４２としてインダクトシン方式のリニアスケールについて記述しているが、リニアスケールはインダクトシン方式に限定するものではなく、他の方式のリニアスケールを位置検出器４２として用いてもよい。
　次に、図１，図２及び図３に基づき、工作機械の変位補正装置５１、フィードバック制御装置６１及びテーブル送り機構７１について説明する。
　図２に示すように、変位補正装置５１はパーソナルコンピュータなどを用いたものであり、位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度データ入力部５４と、テーブル熱変位量算出部５５と、テーブル系統熱変位量算出部５６と、Ｘ軸補正量出力部５７とを有している。
　位置検出器温度データ入力部５２では、位置検出器温度センサ４１－６から出力される位置検出器４２（スケール４２ｂ）の温度データａ６を入力する。
　位置検出器熱変位量算出部５３では、位置検出器温度データ入力部５２で入力した位置検出器４２（スケール４２ｂ）の温度データａ６に基づいて、位置検出器４２（スケール４２ｂ）のＸ軸方向の熱変位量ΔＬ1を算出する。
　下記の（１）式が、位置検出器４２（スケール４２ｂ）や、その他の工作機械各部（ラム３６、主軸ベアリング４０、サドル３５、クロスレール３４、コラム３３など）の熱変位量の計算式例である。なお、位置検出器４２以外の工作機械各部の熱変位量に関しては、他の実施の形態例で説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ΔＬは位置検出器４２（スケール４２ｂ）などの工作機械各部の熱変位量［μｍ］、ｋ1は補正係数、βは位置検出器４２（スケール４２ｂ）などの工作機械各部の線膨張係数［１／(℃×ｍ)］である。Ｔ0は基準温度［℃］、Ｔは位置検出器４２（スケール４２ｂ）などの工作機械各部の温度データ［℃］、ΔＴは温度データＴと基準温度Ｔ0の温度差（Ｔ－Ｔ0）［℃］、Ｌは位置検出器４２（スケール４２ｂ）などの工作機械各部の物体有効長（工作機械各部においてＸ軸方向の熱変位量に関わる部分の長さ）［ｍ］である。
　従って、位置検出器４２（スケール４２ｂ）のＸ軸方向の熱変位量ΔＬ1は、位置検出器４２（スケール４２ｂ）の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0と位置検出器４２（スケール４２ｂ）の温度データＴ（位置検出器温度センサ４１－６の温度データａ６）との温度差ΔＴと、位置検出器４２（スケール４２ａ）の物体有効長Ｌとを、（１）式に代入してΔＬを算出することによって得られる。なお、位置検出器４２（スケール４２ａ）における物体有効長Ｌは、図１に示すようにコラム前面３３ａである基準位置ＸK（Ｘ軸方向の基準位置）からスライダ４２ａの位置（図示例ではスライダ４２ａにおけるＸ軸方向の中心位置）までの長さＬ1における長さであり、スライダ４２ａの移動に応じて変化する。また、位置検出器４２（スケール４２ｂ）の熱変位量ΔＬ1は、コラム前面３３ａの基準位置ＸKからスライダ４２ａの位置までの長さＬ1の範囲で生じる熱変位量、即ち前記長さＬ1の範囲において位置検出器４２（スケール４２ｂ）の熱変位により生じた誤差量である。
　テーブル温度データ入力部５４では、テーブル温度センサ４１－１～４１－５から出力されるテーブル３２の各部の温度データａ１～ａ５を入力する。
　テーブル熱変位量算出部５５では、テーブル温度データ入力部５４で入力したテーブル３２の各部の温度データａ１～ａ５に基づいて、テーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量ΔＬ2を算出する。
　下記の（２）式及び（３）式が、テーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量ΔＬ2を計算するための計算式例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、δは単位長さ当たりのテーブル３２の熱変位量［μｍ／ｍ］、ｋ2は補正係数、βはテーブル３２の線膨張係数［１／(℃×ｍ)］、Ｔ0は基準温度［℃］、Ｔはテーブル３２の温度データ［℃］である。ΔＬはテーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量［μｍ］、Ｘ、Ｘiはテーブル３２のＸ軸方向の位置である。
　図３（ａ）において横軸はテーブル３２におけるＸ軸方向の位置［ｍ］、縦軸はテーブル３２の温度Ｔ［℃］である。図３（ｂ）において横軸はテーブル３２におけるＸ軸方向の位置［ｍ］、縦軸は単位長さ当たりのテーブル３２の熱変位量δ［μｍ／ｍ］である。例えば、テーブル３２において、図３（ａ）のようなテーブル３２のＸ軸方向における温度分布が生じている場合、Ｘ軸方向における単位長さ当たりのテーブル３２の熱変位量δの分布は図３（ｂ）のようになる。従って、この単位長さ当たりのテーブル３２の熱変位量δの分布から、Ｘ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量ΔＬ2を算出することができる。なお、Ｘ＝０は図１に示すようにテーブル３２におけるスライダ４２ａの設置位置（図示例ではスライダ４２ａにおけるＸ軸方向の中心位置）である。
　詳述すると、テーブル温度センサ４１－１~４１－５の温度データａ１～ａ５を、順次、温度データＴとして（２）式に代入することにより、Ｘ軸方向における各温度データＴ（ａ１～ａ５）に応じた単位長さ当たりのテーブル熱変位量δを得る。例えば、Ｘ軸方向において、Ｘ＝０からテーブル温度センサ４１－１の位置までは温度データａ１を用いてδを求め、テーブル温度センサ４１－１の位置（当該位置を含まず）からテーブル温度センサ４１－２の位置までは温度データａ２を用いてδを求め、テーブル温度センサ４１－２の位置（当該位置を含まず）からテーブル温度センサ４１－３の位置までは温度データａ３を用いてδを求め、テーブル温度センサ４１－３の位置（当該位置を含まず）からテーブル温度センサ４１－４の位置までは温度データａ４を用いてδを求め、テーブル温度センサ４１－４の位置（当該位置を含まず）からテーブル温度センサ４１－５の位置（或いはテーブル３２の端）までは温度データａ５を用いてδを求めることができる。
　これらのδの値から、図３（ｂ）に例示するようなＸ軸方向における単位長さ当たりテーブル熱変位量δの分布を表す式δ（Ｘ）を得ることができる。そして、このδ（Ｘ）を（３）式のようにＸ軸方向の位置Ｘ（０～Ｘi）関して積分することにより、テーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル熱変位量ΔＬ（ΔＬ2）を算出することができる。例えば、図１に示すＸ＝Ｘ1の位置においては、前述のスライダ４２ａの位置であるＸ＝０の位置からＸ＝Ｘ1の位置までの長さＬ2における熱変位量（即ちテーブル３２の熱変位による生じる誤差量）が、テーブル熱変位量ΔＬ2である。
　次に、図２に示すように、テーブル系統熱変位量算出部５６では、位置検出器熱変位量算出部５３で算出された位置検出器４２の熱変位量ΔＬ1と、テーブル熱変位量算出部５５で算出されたテーブル熱変位量ΔＬ2とを加算することにより、テーブル系統の熱変位量（Ｘ軸方向の熱変位量）を算出する。例えば、図１に示すＸ＝Ｘ1の位置においては、コラム前面３３ａの基準位置ＸKからＸ＝Ｘ1の位置までの長さＬ3の範囲に含まれている熱変位量（即ち位置検出器４２（スケール４２ｂ）及びテーブル３２の熱変位によって生じるＸ軸の誤差量）が、テーブル系統の熱変位量である。テーブル系統熱変位量算出部５６では、この算出したテーブル系統の熱変位量を、テーブル系統におけるＸ軸の変位量として、Ｘ軸補正量出力部５７へ出力する。
　Ｘ軸補正量出力部５７では、テーブル系統熱変位量算出部５６から入力したテーブル系統におけるＸ軸の変位量（テーブル系統の熱変位量）に基づいて、テーブル系統におけるＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を求め、このＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）をフィードバック制御装置６１へ出力する。
　図２に示すように、テーブル送り機構７１はサーボモータ７４、減速ギヤ７５、ボールスクリュー７６（ネジ部７６ａ，ナット部７６ｂ）、パルスコーダ７７などから構成されている。サーボモータ７４は、減速ギヤ７５を介してボールスクリュー７６のネジ部７６ａに連結されている。ボールスクリュー７６のネジ部７６ａとナット部７６ｂは互いに螺合しており、ナット部７６ｂはテーブル３２に取り付けられている。また、テーブル３２には前述のとおり位置検出器４２のスライダ４２ａが取り付けられ、サーボモータ７４にはパルスコーダ７７が取り付けられている。
　従って、サーボモータ７４の回転力が減速ギヤ７５を介してボールスクリュー７６のネジ部７６ａへ伝達され、ネジ部７６ａが矢印Ｄの如く回転すると、ナット部７６ｂとともにテーブル３２が矢印Ａの如くＸ軸方向へ移動する。このときにテーブル３２（ワークＷ）のＸ軸方向への移動位置が位置検出器４２によって検出され、この検出位置データがフィードバック制御装置６１へ送れられる（位置フィードバック）。また、サーボモータ７４の回転角度がパルスコーダ７７によって検出され、この検出回転角度データがフィードバック制御装置６１へ送られる。
　フィードバック制御装置６１は偏差演算部６２、乗算部６３、偏差演算部６４、比例演算部６５、積分演算部６６、加算部６７、電流制御部６８、微分演算部６９などから構成されている。
　偏差演算部６２では、数値制御装置（図示省略）から送られてきたＸ軸位置指令に対して、変位補正装置５１（Ｘ軸補正量出力部５７）から送られてきたＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を加算することにより、前記Ｘ軸位置指令を補正し、この補正後のＸ軸位置指令と、位置検出器４２からの位置フィードバック情報であるテーブル３２（ワークＷ）の位置との差を演算することにより、位置偏差ｄ１を求める。
　乗算部６３では、位置偏差ｄ１に対して位置ループゲインＫｐを乗算することにより、速度指令ｄ２を求める。微分演算部６９では、パルスコーダ７７によって検出されたサーボモータ７４の回転角度を時間で微分することにより、サーボモータ７４の回転速度を求める。偏差演算部６４では、速度指令ｄ２と、微分演算部６９で求めたサーボモータ７４の回転速度との差を演算することにより、速度偏差ｄ３を求める。比例演算部６５では、速度偏差ｄ３に対して速度ループ比例ゲインＫｖを乗算することにより、比例値ｄ４を求める。積分演算部６６では、速度偏差ｄ３に対して速度ループ積分ゲインＫｖｉを乗算し、且つ、この乗算値を積分することにより、積分値ｄ５を求める。加算部６７では、比例値ｄ４と積分値ｄ５とを加算してトルク指令ｄ６を求める。電流制御部６８では、サーボモータ７４のトルクがトルク指令ｄ６に追従するようにサーボモータ７４へ供給する電流を制御する。
　従って、このフィードバック制御装置６１では、サーボモータ７４の回転速度が速度指令ｄ２に追従し、テーブル５２のＸ軸方向の移動位置が補正後のＸ軸位置指令に追従するように制御する。
　以上のように、本実施の形態例１における工作機械の熱変位補正システムによれば、工具３９が装着された主軸３７と、コラム３３と、主軸３７とコラム３３との間に介設された主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０と、コラム３３の前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブル３２と、テーブル３２のＸ軸方向の位置を検出する位置検出器４２とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、位置検出器４２に設置され、位置検出器４２の温度を検出して温度データａ６を出力する位置検出器温度センサ４１－６と、Ｘ軸方向におけるテーブル３２の各部に設置され、テーブル３２の各部の温度を検出して温度データａ１～ａ５を出力する複数のテーブル温度センサ４１－１～４１－５と、位置検出器温度センサ４１－６から温度データａ６を入力する位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器温度データ入力部５２で入力した温度データａ６に基づいて位置検出器４２の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度センサ４１－１～４１－５から温度データａ１～ａ５を入力するテーブル温度データ入力部５４と、テーブル温度データ入力部５４で入力した温度データａ１～ａ５に基づいてテーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部５５と、位置検出器熱変位量算出部５３で算出された位置検出器４２の熱変位量とテーブル熱変位量算出部５５で算出されたテーブル３２の熱変位量とに基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部５６と、テーブル系統熱変位量算出部５６で算出されたテーブル系統の熱変位量に基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部５７とを有する変位補正装置５１とを備えたことを特徴としているため、コラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統（コラム３３⇒位置検出器４２⇒テーブル３２）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブル３２に温度分布が生じてテーブル３２の熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。
　＜実施の形態例２＞
　図４及び図５に基づき、本発明の実施の形態例２に係る工作機械の熱変位補正システムについて説明する。なお、図４及び図５に示す熱変位補正システムにおいて、上記実施の形態例１の熱変位補正システムと同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
　図４に示すように、本実施の形態例２では、前述と同様の温度センサ４１－１～４１－６の他に更に複数の温度センサ４１－７，４１－８，４１－９，４１－１０が、工作機械に設置されている。
　クロスレール温度センサ４１－７はクロスレール３４に設置されており、クロスレール３４の温度を検出して、この検出温度データａ７を工作機械の変位補正装置８１（図５参照：詳細後述）へ出力する。サドル温度センサ４１－８はサドル３５に設置されており、サドル３５の温度を検出して、この検出温度データａ８を変位補正装置８１へ出力する。ラム温度センサ４１－９はラム３６に設置され、ラム３６の温度を検出して、この検出温度データａ９を変位補正装置８１へ出力する。主軸ベアリング温度センサ４１－１０は主軸ベアリング４０に設置されており、主軸ベアリング４０の温度を検出して、この検出温度データａ１０を変位補正装置８１へ出力する。
　図５に示すように、変位補正装置８１はパーソナルコンピュータなどを用いたものであり、前述と同様の位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度データ入力部５４と、テーブル熱変位量算出部５５と、テーブル系統熱変位量算出部５６に加えて、主軸系統温度データ入力部８２と、主軸系統熱変位量算出部８３と、Ｘ軸補正量出力部８４とを有している。
　主軸系統温度データ入力部８２では、クロスレール温度センサ４１－７から出力されるクロスレール３４の温度データａ７と、サドル温度センサ４１－８から出力されるサドル３５の温度データａ８と、ラム温度センサ４１－９から出力されるラム３６の温度データａ９と、主軸ベアリング温度センサ４１－１０から出力される主軸ベアリング４０の温度データａ１０を入力する。
　主軸系統熱変位量算出部８３では、主軸系統温度データ入力部８２で入力した主軸系統の各部の温度データａ７～ａ１０に基づいて、主軸系統におけるＸ軸方向の熱変位量を算出する。
　即ち、クロスレール３４の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とクロスレール３４の温度データＴ（クロスレール温度センサ４１－７の温度データａ７）との温度差ΔＴと、クロスレール３４の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、クロスレール３４のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、サドル３５の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とサドル３５の温度データＴ（サドル温度センサ４１－８の温度データａ８）との温度差ΔＴと、サドル３５の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、サドル３５のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、ラム３６の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とラム３６の温度データＴ（ラム温度センサ４１－９の温度データａ９）との温度差ΔＴと、ラム３６の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、ラム３６のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、主軸ベアリング４０の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0と主軸ベアリング４０の温度データＴ（主軸ベアリング温度センサ４１－１０の温度データａ１０）との温度差ΔＴと、主軸ベアリング４０の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、主軸ベアリング４０のＸ軸方向における熱変位量を算出する。
　そして更に、主軸系統熱変位量算出部８３では、この算出したクロスレール３４の熱変位量、サドル３５の熱変位量、ラム３６の熱変位量及び主軸ベアリング４０の熱変位量に基づいて（例えばこれらを加算して）、主軸系統におけるＸ軸方向の熱変位量を算出する。例えば、図４に示すＸ＝Ｘ1の位置においては、コラム前面３３ａの基準位置ＸKからＸ＝Ｘ1の位置までの長さＬ4の範囲に含まれている熱変位量（即ちクロスレール３４、サドル３５、ラム３６及び主軸ベアリング４０の熱変位によって生じるＸ軸の誤差量）が、主軸系統の熱変位量である。主軸系統熱変位量算出部８３では、この算出した主軸系統の熱変位量を、主軸系統におけるＸ軸の補正量として、Ｘ軸補正量出力部８４へ出力する。
　Ｘ軸補正量出力部８４では、テーブル系統熱変位量算出部５６から入力したテーブル系統におけるＸ軸の変位量（テーブル系統の熱変位量）と、主軸系統熱変位量算出部８３から入力した主軸系統におけるＸ軸の変位量（主軸系統の熱変位量）とに基づいて（例えばこれらを差し引いて）、テーブル系統及び主軸系統におけるＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を求め、このＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）をフィードバック制御装置６１へ出力する。
　フィードバック制御装置６１の偏差演算部６２では、数値制御装置（図示省略）から送られてきたＸ軸位置指令に対して、変位補正装置８１（Ｘ軸補正量出力部８４）から送られてきたＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を加算することにより、前記Ｘ軸位置指令を補正し、この補正後のＸ軸位置指令と、位置検出器４２からの位置フィードバック情報であるテーブル３２（ワークＷ）の位置との差を演算することにより、位置偏差ｄ１を求める。
　本実施の形態例２の熱変位補正システムにおけるその他の構成については、上記実施の形態例１の熱変位補正システムと同様である。
　以上のように、本実施の形態例２における工作機械の熱変位補正システムによれば、工具３９が装着された主軸３７と、コラム３３と、主軸３７とコラム３３との間に介設された主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０と、コラム３３の前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブル３２と、テーブル３２のＸ軸方向の位置を検出する位置検出器４２とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、位置検出器４２に設置され、位置検出器４２の温度を検出して温度データａ６を出力する位置検出器温度センサ４１－６と、Ｘ軸方向におけるテーブル３２の各部に設置され、テーブル３２の各部の温度を検出して温度データａ１～ａ５を出力する複数のテーブル温度センサ４１－１～４１－５と、主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０に設置され、これらのクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０の温度を検出して温度データａ７～ａ１０を出力する支持部材温度センサとしてのクロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９及び主軸ベアリング温度センサ４１－１０と、位置検出器温度センサ４１－６から温度データａ６を入力する位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器温度データ入力部５２で入力した温度データａ６づいて位置検出器４２の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度センサ４１－１～４１－５から温度データａ１～ａ５を入力するテーブル温度データ入力部５４と、テーブル温度データ入力部５４で入力した温度データａ１～ａ５に基づいてテーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部５５と、位置検出器熱変位量算出部５３で算出された位置検出器４２の熱変位量とテーブル熱変位量算出部５５で算出されたテーブル３２の熱変位量とに基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部５６と、クロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９及び主軸ベアリング温度センサ４１－１０から温度データａ７～ａ１０を入力する主軸系統温度データ入力部８２と、主軸系統温度データ入力部８２で入力した温度データａ７～ａ１０に基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部８３と、テーブル系統熱変位量算出部５６で算出されたテーブル系統の熱変位量と主軸系統熱変位量算出部８３で算出された主軸系統の熱変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部８４とを有する変位補正装置８１とを備えたことを特徴としているため、コラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統（コラム３３⇒位置検出器４２⇒テーブル３２）の熱変位量と主軸系統（コラム３３⇒クロスレール３４⇒サドル３５⇒ラム３６⇒主軸ベアリング４０⇒主軸３７）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブル３２に温度分布が生じてテーブル３２の熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。更には、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。
　＜実施の形態例３＞
　図６～図９に基づき、本発明の実施の形態例３に係る工作機械の熱変位補正システムについて説明する。なお、図６及び図７に示す熱変位補正システムにおいて、上記実施の形態例１，２の熱変位補正システムと同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
　図６に示すように、本実施の形態例３では、前述と同様の温度センサ４１－１～４１－１０の他に更に複数の温度センサ４１－１１，４１－１２，４１－１３，４１－１４，４１－１５，４１－１６が、工作機械に設置されている。
　コラム温度センサ４１－１１，４１－１２，４１－１３はコラム３３の前面３３ａ側における上部、中間部及び下部にそれぞれ設置されており、これらの上部、中間部及び下部の温度を検出して、この検出温度データａ１１，ａ１２，ａ１３を工作機械の変位補正装置９１（図７参照：詳細後述）へ出力する。コラム温度センサ４１－１４，４１－１５，４１－１６はコラム３３の後面３３ｂ側における上部、中間部及び下部にそれぞれ設置されており、これらの上部、中間部及び下部の温度を検出して、この検出温度データａ１４，ａ１５，ａ１６を変位補正装置９１へ出力する。
　図７に示すように、変位補正装置９１はパーソナルコンピュータなどを用いたものであり、前述と同様の位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度データ入力部５４と、テーブル熱変位量算出部５５と、テーブル系統熱変位量算出部５６に加えて、主軸系統温度データ入力部９２と、主軸系統熱変位量算出部９３と、コラム温度データ入力部９４と、コラム傾斜変位量算出部９５と、主軸系統変位量算出部９６と、Ｘ軸補正量出力部９７とを有している。
　主軸系統温度データ入力部９２では、クロスレール温度センサ４１－７から出力されるクロスレール３４の温度データａ７と、サドル温度センサ４１－８から出力されるサドル３５の温度データａ８と、ラム温度センサ４１－９から出力されるラム３６の温度データａ９と、主軸ベアリング温度センサ４１－１０から出力される主軸ベアリング４０の温度データａ１０と、コラム温度センサ４１－１１～４１－１６から出力されるコラム３３の温度データａ１１～ａ１６を入力する。
　主軸系統熱変位量算出部９３では、主軸系統温度データ入力部９２で入力した主軸系統の各部の温度データａ７～ａ１６に基づいて、主軸系統におけるＸ軸方向の熱変位量を算出する。
　即ち、クロスレール３４の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とクロスレール３４の温度データＴ（クロスレール温度センサ４１－７の温度データａ７）との温度差ΔＴと、クロスレール３４の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、クロスレール３４のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、サドル３５の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とサドル３５の温度データＴ（サドル温度センサ４１－８の温度データａ８）との温度差ΔＴと、サドル３５の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、サドル３５のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、ラム３６の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とラム３６の温度データＴ（ラム温度センサ４１－９の温度データａ９）との温度差ΔＴと、ラム３６の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、ラム３６のＸ軸方向における熱変位量を算出する。また、主軸ベアリング４０の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0と主軸ベアリング４０の温度データＴ（主軸ベアリング温度センサ４１－１０の温度データａ１０）との温度差ΔＴと、主軸ベアリング４０の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、主軸ベアリング４０のＸ軸方向における熱変位量を算出する。
　また、コラム３３の線膨張係数βと、基準温度Ｔ0とコラム３３の温度データＴとの温度差ΔＴと、コラム３３の物体有効長Ｌとを上記（１）式に代入して、コラム３３のＸ軸方向における熱変位量を算出する。なお、コラム３３の温度データＴは、コラム温度センサ４１－１１～４１－１６の温度データａ１１～ａ１６に基づくものであり、これらの温度データａ１１～ａ１６の平均値又は最大値などの適宜の値を用いることができる。
　そして更に、主軸系統熱変位量算出部９３では、この算出したクロスレール３４の熱変位量、サドル３５の熱変位量、ラム３６の熱変位量、主軸ベアリング４０の熱変位量及びコラム３３の熱変位量に基づいて（例えばこれらを加算して）、主軸系統におけるＸ軸方向の熱変位量を算出する。例えば、図６に示すＸ＝Ｘ1の位置においては、コラム前面３３ａの基準位置ＸKからＸ＝Ｘ1の位置までの長さＬ4の範囲に含まれている熱変位量（即ちクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０及びコラム３３の熱変位によって生じるＸ軸の誤差量）が、主軸系統の熱変位量である。
　コラム温度データ入力部９４では、コラム温度センサ４１－１１～４１－１６から出力されるコラム３３の温度データａ１１～ａ１６を入力する。
　コラム傾斜変位量算出部９５では、コラム温度データ入力部９４で入力したコラム前面３３ａ側の温度データａ１１～ａ１３とコラム後面３３ｂ側の温度データａ１４～ａ１６とに基づいて、コラム３３の傾斜によるＸ軸方向の変位量である傾斜変位量δを算出する。
　図８及び図９を参照し、傾斜変位量δの算出式について説明する。図８には傾斜前のコラム３３を一点鎖線で示し、傾斜後（コラム前面３３ａ側とコラム後面３３ｂ側の温度差によって円弧状に変形した状態）のコラム３３を実線で示している。
　図８において、コラム３３の高さをＬH、コラム側面３３ｃの幅をε、コラム前面３３ａ側の温度データをＴ1、コラム後面３３ｂ側の温度データをＴ2、傾斜変位量をδ、円弧状に変形したコラム３３における円弧の半径をρ、コラム３３の傾斜角度をθ、傾斜変位量を算出する際に、変位量を修正するための係数をαとすると、下記の（４）式及び（５）式が得られ、これらの（４）式，（５）式から、下記のようにして（６）式が得られる。（６）式において、ΔＴ1はコラム前面３３ａ側の温度データＴ1と基準温度Ｔ0との温度差（Ｔ1－Ｔ0）、ΔＴ2はコラム後面３３ｂ側の温度データＴ2と基準温度Ｔ0との温度差（Ｔ2－Ｔ0）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　一方、図９に示すような円の方程式（ｘ－ρ）2＋ｙ2＝ρ2におけるｘ，ｙに、傾斜変位量δ及びコラム３３の高さＬH（図８参照）を代入すると、下記の（７）式が得られ、この（７）式から、下記のようにして（８）式が得られる。そして、この（８）式におけるθに上記の（６）式を代入すると下記の（９）式が得られ、この（９）式から、下記のようにして（１０）式が得られる。従って、この（１０）式に温度データＴ1，Ｔ2を代入すれば、傾斜変位量δを算出することができる。なお、温度データＴ1には、コラム前面３３ａ側の温度データａ１１～ａ１３の何れかの値又は平均値などを用いることができ、温度データＴ2には、コラム後面３３ｂ側の温度データａ１４～ａ１６の何れかの値又は平均値などを用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図７に示すように、主軸系統変位量算出部９６では、主軸系統熱変位量算出部９３で算出された主軸系統の熱変位量と、コラム傾斜変位量算出部９５で算出された傾斜変位量δとに基づいて（例えばこれらを加算して）、主軸系統におけるＸ軸の変位量を算出し、これをＸ軸補正量出力部９７へ出力する。
　Ｘ軸補正量出力部９７では、テーブル系統熱変位量算出部５６から入力したテーブル系統におけるＸ軸の変位量（テーブル系統の熱変位量）と、主軸系統変位量算出部９６から入力した主軸系統におけるＸ軸の変位量（主軸系統の熱変位量及び傾斜変位量）とに基づいて（例えばこれらを差し引いて）、テーブル系統及び主軸系統におけるＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を求め、このＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）をフィードバック制御装置６１へ出力する。
　フィードバック制御装置６１の偏差演算部６２では、数値制御装置（図示省略）から送られてきたＸ軸位置指令に対して、変位補正装置９１（Ｘ軸補正量出力部９７）から送られてきたＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を加算することにより、前記Ｘ軸位置指令を補正し、この補正後のＸ軸位置指令と、位置検出器４２からの位置フィードバック情報であるテーブル３２（ワークＷ）の位置との差を演算することにより、位置偏差ｄ１を求める。
　本実施の形態例３の熱変位補正システムにおけるその他の構成については、上記実施の形態例１，２の熱変位補正システムと同様である。
　以上のように、本実施の形態例３における工作機械の熱変位補正システムによれば、工具３９が装着された主軸３７と、コラム３３と、主軸３７とコラム３３との間に介設された主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０と、コラム３３の前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブル３２と、テーブル３２のＸ軸方向の位置を検出する位置検出器４２とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、位置検出器４２に設置され、位置検出器４２の温度を検出して温度データａ６を出力する位置検出器温度センサ４１－６と、Ｘ軸方向におけるテーブル３２の各部に設置され、テーブル３２の各部の温度を検出して温度データａ１～ａ５を出力する複数のテーブル温度センサ４１－１～４１－５と、主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０に設置され、これらのクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０の温度を検出して温度データａ７～ａ１０を出力する支持部材温度センサとしてのクロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９及び主軸ベアリング温度センサ４１－１０と、コラム３３の前面３３ａ側及び後面３３ｂ側に設置され、コラム３３の前面３３ａ側及び後面３３ｂ側の温度を検出して温度データａ１１～ａ１６を出力するコラム温度センサ４１－１１～４１－１６と、位置検出器温度センサ４１－６から温度データａ６を入力する位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器温度データ入力部５２で入力した温度データａ６に基づいて位置検出器４２の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度センサ４１－１～４１－５から温度データａ１～ａ５を入力するテーブル温度データ入力部５４と、テーブル温度データ入力部５４で入力した温度データａ１～ａ５に基づいてテーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部５５と、位置検出器熱変位量算出部５３で算出された位置検出器４２の熱変位量とテーブル熱変位量算出部５５で算出されたテーブル３２の熱変位量とに基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部５６と、支持部材温度センサとしてのクロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９、主軸ベアリング温度センサ４１－１０及びコラム温度センサ４１－１１～４１－１６から温度データａ７～ａ１６を入力する主軸系統温度データ入力部９２と、主軸系統温度データ入力部９２で入力した温度データａ７～ａ１６に基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部９３と、コラム温度センサ４１－１１～４１－１６から温度データａ１１～ａ１６を入力するコラム温度データ入力部９４と、コラム温度データ入力部９４で入力した温度データａ１１～ａ１６に基づいてコラム３３の傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部９５と、主軸系統熱変位量算出部９３で算出された主軸系統の熱変位量とコラム傾斜変位量算出部９５で算出されたコラム３３の傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部９６と、テーブル系統熱変位量算出部５６で算出されたテーブル系統の熱変位量と主軸系統変位量算出部９６で算出された主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部９７とを有する変位補正装置９１とを備えたことを特徴としているため、コラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統（コラム３３⇒位置検出器４２⇒テーブル３２）の熱変位量と主軸系統（コラム３３⇒クロスレール３４⇒サドル３５⇒ラム３６⇒主軸ベアリング４０⇒主軸３７）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブル３２に温度分布が生じてテーブル３２の熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。また、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。更には、テーブル系統及び主軸系統の熱変位量だけでなく、コラム３３の傾斜変位量も考慮することにより、更に精度の良い変位補正が可能になる。
　＜実施の形態例４＞
　図１０及び図１１に基づき、本発明の実施の形態例４に係る工作機械の熱変位補正システムについて説明する。なお、図１０及び図１１に示す熱変位補正システムにおいて、上記実施の形態例１～３の熱変位補正システムと同様の部分については、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。
　図１０に示すように、本実施の形態例４では、前述と同様の温度センサ４１－１～４１－１６に加えて、水準器１００が工作機械に設置されている。水準器１００はコラム３３の上面３３ｄに設置されており、コラム３３の傾斜角度θを検出して、この検出傾斜データθを工作機械の変位補正装置１０１（図１１参照：詳細後述）へ出力する。
　図１１に示すように、変位補正装置１０１はパーソナルコンピュータなどを用いたものであり、前述と同様の位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度データ入力部５４と、テーブル熱変位量算出部５５と、テーブル系統熱変位量算出部５６と、主軸系統温度データ入力部９２と、主軸系統熱変位量算出部９３に加えて、コラム傾斜データ入力部１０２と、コラム傾斜変位量算出部１０３と、主軸系統変位量算出部１０４と、Ｘ軸補正量出力部１０５とを有している。
　コラム傾斜データ入力部１０２では、水準器１００から出力されるコラム３３の傾斜データθを入力する。
　コラム傾斜変位量算出部１０３では、コラム傾斜データ入力部１０２で入力したコラム３３の傾斜データθに基づいて、コラム３３の傾斜によるＸ軸方向の変位量である傾斜変位量δを算出する。例えば、この傾斜変位量δは、上記（８）式に傾斜データθを代入することによって算出することができる。
　主軸系統変位量算出部１０４では、主軸系統熱変位量算出部９３で算出された主軸系統の熱変位量と、コラム傾斜変位量算出部１０３で算出された傾斜変位量δとに基づいて（例えばこれらを加算して）、主軸系統におけるＸ軸の変位量を算出し、これをＸ軸補正量出力部１０５へ出力する。
　Ｘ軸補正量出力部１０５では、テーブル系統熱変位量算出部５６から入力したテーブル系統におけるＸ軸の変位量（テーブル系統の熱変位量）と、主軸系統変位量算出部１０４から入力した主軸系統におけるＸ軸の変位量（主軸系統の熱変位量及び傾斜変位量）とに基づいて（例えばこれらを差し引いて）、テーブル系統及び主軸系統におけるＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を求め、このＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）をフィードバック制御装置６１へ出力する。
　フィードバック制御装置６１の偏差演算部６２では、数値制御装置（図示省略）から送られてきたＸ軸位置指令に対して、変位補正装置１０１（Ｘ軸補正量出力部１０５）から送られてきたＸ軸の補正量（＝“－Ｘ軸の変位量”）を加算することにより、前記Ｘ軸位置指令を補正し、この補正後のＸ軸位置指令と、位置検出器４２からの位置フィードバック情報であるテーブル３２（ワークＷ）の位置との差を演算することにより、位置偏差ｄ１を求める。
　本実施の形態例４の熱変位補正システムにおけるその他の構成については、上記実施の形態例１～３の熱変位補正システムと同様である。
　以上のように、本実施の形態例４における工作機械の熱変位補正システムによれば、工具３９が装着された主軸３７と、コラム３３と、主軸３９とコラム３７との間に介設された主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０と、コラム３３の前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブル３２と、テーブル３２のＸ軸方向の位置を検出する位置検出器４２とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、位置検出器４２に設置され、位置検出器４２の温度を検出して温度データａ６を出力する位置検出器温度センサ４１－６と、Ｘ軸方向におけるテーブル３２の各部に設置され、テーブル３２の各部の温度を検出して温度データａ１～ａ５を出力する複数のテーブル温度センサ４１－１～４１－５と、主軸系統の支持部材であるクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０に設置され、これらのクロスレール３４、サドル３５、ラム３６、主軸ベアリング４０の温度を検出して温度データａ７～ａ１０を出力する支持部材温度センサとしてのクロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９及び主軸ベアリング温度センサ４１－１０と、コラム３３に設置され、コラム３３の温度を検出して温度データａ１１～ａ１６を出力するコラム温度センサ４１－１１～４１－１６と、コラム３３に設置され、コラム３３の傾斜角度を検出して傾斜データθを出力する水準器１００と、位置検出器温度センサ４１－６から温度データａ６を入力する位置検出器温度データ入力部５２と、位置検出器温度データ入力部５２で入力した温度データａ６に基づいて位置検出器４２の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部５３と、テーブル温度センサ４１－１～４１－５から温度データａ１～ａ５を入力するテーブル温度データ入力部５４と、テーブル温度データ入力部５４で入力した温度データａ１～ａ５に基づいてテーブル３２に生じるＸ軸方向の温度分布に応じたテーブル３２の熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部５５と、位置検出器熱変位量算出部５３で算出された位置検出器４２の熱変位量とテーブル熱変位量算出部５５で算出されたテーブル３２の熱変位量とに基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部５６と、支持部材温度センサとしてのクロスレール温度センサ４１－７、サドル温度センサ４１－８、ラム温度センサ４１－９、主軸ベアリング温度センサ４１－１０及びコラム温度センサ４１－１１～４１－１６から温度データａ７～ａ１６を入力する主軸系統温度データ入力部９２と、主軸系統温度データ入力部９２で入力した温度データａ７～ａ１６に基づいてコラム前面３３ａを基準位置ＸKとした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部９３と、水準器１００から傾斜データθを入力するコラム傾斜データ入力部１０２と、コラム傾斜データ入力部１０２で入力した傾斜データθに基づいてコラム３３の傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部１０３と、主軸系統熱変位量算出部９３で算出された主軸系統の熱変位量とコラム傾斜変位量算出部１０３で算出されたコラム３３の傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部１０４と、テーブル系統熱変位量算出部５６で算出されたテーブル系統の熱変位量と主軸系統変位量算出部１０４で算出された主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部１０５とを有する変位補正装置１０１とを備えたことを特徴としているため、コラム前面３３ａを基準位置ＸKとしたテーブル系統（コラム３３⇒位置検出器４２⇒テーブル３２）の熱変位量と主軸系統（コラム３３⇒クロスレール３４⇒サドル３５⇒ラム３６⇒主軸ベアリング４０⇒主軸３７）の熱変位量を評価することができ、しかも、テーブル３２に温度分布が生じてテーブル３２の熱変位量が不均一であっても、精度の良い変位補正が可能になる。また、テーブル系統の熱変位量と主軸系統の熱変位量とを総合的に捉えた工作機械全体の熱変位モデルを実現することができ、より精度の良い変位補正システムとなる。更には、テーブル系統及び主軸系統の熱変位量だけでなく、コラムの傾斜変位量も考慮することにより、更に精度の良い変位補正が可能になる。
　本発明は工作機械の熱変位補正システムに関するものであり、門形マシニングセンタや立形マシニングセンタなどの各種の工作機械における熱変位補正システムに適用して有用なものである。
　３１　ベッド、　３１ａ　上面、　３２　テーブル、　３３　コラム、　３３ａ　コラム前面、　３３ｂ　コラム後面、　３３ｃ　コラム側面、　３３ｄ　コラム上面、　３４　クロスレール、　３４ａ　クロスレール前面、　３５　サドル、　３６　ラム、　３７　主軸、　３８　アタッチメント、　３９　工具、　４０　主軸ベアリング、　４１－１～４１－５　テーブル温度センサ、　４１－６　位置検出器温度センサ、　４１－７　クロスレール温度センサ、　４１－８　サドル温度センサ、　４１－９　ラム温度センサ、　４１－１０　主軸ベアリング温度センサ、　４１－１１～４１－１６　コラム温度センサ、　４２　位置検出器、　４２ａ　スライダ、　４２ａ－１　コイル、　４２ｂ　スケール、　４２ｂ－１　コイル、　５１　変位補正装置、　５２　位置検出器温度データ入力部、　５３　位置検出器熱変位量算出部、　５４　テーブル温度データ入力部、　５５　テーブル熱変位量算出部、　５６　テーブル系統熱変位量算出部、　５７　Ｘ軸補正量出力部、　６１　フィードバック制御装置、　６２　偏差演算部、　６３　乗算部、　６４　偏差演算部、　６５　比例演算部、　６６　積分演算部、　６７　加算部、　６８　電流制御部、　６９　微分演算部、　７１　テーブル送り機構、　７４　サーボモータ、　７５　減速ギヤ、　７６　ボールスクリュー、　７６ａ　ネジ部、　７６ｂ　ナット部、　７７　パルスコーダ、　８１　変位補正装置、　８２　主軸系統温度データ入力部、　８３　主軸系統熱変位量算出部、　８４　Ｘ軸補正量出力部、　９１　変位補正装置、　９２　主軸系統温度データ入力部、　９３　主軸系統熱変位量算出部、　９４　コラム温度データ入力部、　９５　コラム傾斜変位量算出部、　９６　主軸系統変位量算出部、　９７　Ｘ軸補正量出力部、　１０１　変位補正装置、　１０２　コラム傾斜データ入力部、　１０３　コラム傾斜変位量算出部、　１０４　主軸系統変位量算出部、　１０５　Ｘ軸補正量出力部

Claims (6)

  1. 　工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
    　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
    　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいて前記コラムの前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量に基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
    を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正システム。
  2. 　工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
    　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
    　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
    　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
    を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正システム。
  3. 　工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
    　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
    　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
    　前記コラムの前面側及び後面側に設置され、前記コラムの前面側及び後面側の温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサと、
    　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記コラム温度センサから前記温度データを入力するコラム温度データ入力部と、前記コラム温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
    を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正システム。
  4. 　請求項３に記載する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統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システム。
  5. 　工具が装着された主軸と、コラムと、前記主軸と前記コラムとの間に介設された主軸系統の支持部材と、前記コラムの前後方向であるＸ軸方向に移動可能なテーブルと、前記テーブルのＸ軸方向の位置を検出する位置検出器とを有する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記位置検出器に設置され、前記位置検出器の温度を検出して温度データを出力する位置検出器温度センサと、
    　前記Ｘ軸方向における前記テーブルの各部に設置され、前記テーブルの各部の温度を検出して温度データを出力する複数のテーブル温度センサと、
    　前記主軸系統の支持部材に設置され、前記主軸系統の支持部材の温度を検出して温度データを出力する支持部材温度センサと、
    　前記コラムに設置され、前記コラムの傾斜角度を検出して傾斜データを出力する水準器と、
    　前記位置検出器温度センサから前記温度データを入力する位置検出器温度データ入力部と、前記位置検出器温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記位置検出器の熱変位量を算出する位置検出器熱変位量算出部と、前記テーブル温度センサから前記温度データを入力するテーブル温度データ入力部と、前記テーブル温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいて前記テーブルに生じるＸ軸方向の温度分布に応じた前記テーブルの熱変位量を算出するテーブル熱変位量算出部と、前記位置検出器熱変位量算出部で算出された前記位置検出器の熱変位量と前記テーブル熱変位量算出部で算出された前記テーブルの熱変位量とに基づいてコラム前面を基準位置としたテーブル系統の熱変位量を算出するテーブル系統熱変位量算出部と、前記支持部材温度センサから前記温度データを入力する主軸系統温度データ入力部と、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統の熱変位量を算出する主軸系統熱変位量算出部と、前記水準器から前記傾斜データを入力するコラム傾斜データ入力部と、前記コラム傾斜データ入力部で入力した前記傾斜データに基づいて前記コラムの傾斜変位量を算出するコラム傾斜変位量算出部と、前記主軸系統熱変位量算出部で算出された前記主軸系統の熱変位量と前記コラム傾斜変位量算出部で算出された前記コラムの傾斜変位量とに基づいて主軸系統の変位量を算出する主軸系統変位量算出部と、前記テーブル系統熱変位量算出部で算出された前記テーブル系統の熱変位量と前記主軸系統変位量算出部で算出された前記主軸系統の変位量とに基づいてＸ軸の補正量を求めてこのＸ軸の補正量を出力するＸ軸補正量出力部とを有する変位補正装置と、
    を備えたことを特徴とする工作機械の熱変位補正システム。
  6. 　請求項５に記載する工作機械の熱変位補正システムにおいて、
    　前記コラムに設置され、前記コラムの温度を検出して温度データを出力するコラム温度センサを有し、
    　前記主軸系統温度データ入力部では、前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサから前記温度データを入力し、前記主軸系統熱変位量算出部では、前記主軸系統温度データ入力部で入力した前記支持部材温度センサ及び前記コラム温度センサの温度データに基づいてコラム前面を基準位置とした主軸系統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システム。
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