(57)【要約】【課題】旋盤等の加工機械において、温度変化に迅速に対応してワークと加工具の相対移動量を補正できるようにする。【解決手段】旋盤１は、旋盤本体１０と、温度計測手段４４と、補正値受付手段５０と、補正履歴蓄積手段６４と、補正値書込手段５２と、補正値決定手段５４と、第１補正手段５８を備える。温度計測手段は、旋盤本体に関連する温度を計測する。補正値受付手段は、第１補正値を受け付ける。補正値書込手段は、受け付けた第１補正値と、第１補正値の受付時に計測された温度と、を時間に関連付けて補正履歴蓄積手段に書き込む。補正値決定手段は、温度計測手段で計測された計測温度と補正履歴蓄積手段から読み出した過去の蓄積温度とに応じて、第１補正値を補正履歴蓄積手段から読み出し、読み出した第１補正値を時間的に前倒しして補正値を決定する。第１補正手段は、決定された補正値で移動量を補正する。【選択図】図１
2009258997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工具と相対移動させることにより加工する加工機械であって、
前記ワークを保持するワーク保持部と、前記ワーク保持部と相対移動可能に配置され、前記加工具を保持する加工具保持部と、を有し、前記ワーク保持部と前記加工具保持部とを所定の移動量だけ相対移動させて前記ワークを加工する加工機本体と、
前記加工機本体に関連する温度を計測する温度計測手段と、
作業者が入力した、前記移動量に対する第１補正値を受け付ける補正値受付手段と、
前記第１補正値の履歴を格納可能な補正履歴蓄積手段と、
前記受け付けた第１補正値と、前記第１補正値の受付時に計測された温度と、を時間に関連付けて前記補正履歴蓄積手段に書き込む補正値書込手段と、
前記温度計測手段で計測された計測温度と前記補正履歴蓄積手段から読み出した過去の蓄積温度とに応じて、前記第１補正値を補正履歴蓄積手段から読み出し、読み出した前記第１補正値を時間的に前倒しして補正値を決定する補正値決定手段と、
前記決定された補正値で前記移動量を補正する第１補正手段と、
を備えた加工機械。
【請求項２】
同時刻の前記蓄積温度と前記計測温度とが所定温度以上ずれたとき、前記第１補正手段による前記移動量の補正を取り消す補正取消手段をさらに備える、請求項１に記載の加工機械。
【請求項３】
前記計測温度に応じて予め設定された第２補正値を格納する補正値格納手段と、
前記第１補正手段による補正が取り消されたとき、前記計測温度に対応する第２補正値を所定のタイミングで前記補正値格納手段から読み出して前記移動量を補正する第２補正手段と、
をさらに備える、請求項２に記載の加工機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工機械、特に、加工具とワークとを相対移動させることによりワークを加工する加工機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械やプレス加工機械などの加工機械では、ワーク又は加工具の少なくともいずれかを移動させてワークに加工を施している。最近のコンピュータ制御された加工機械では、ワーク又は加工具の移動量が予め加工プログラムに記述されており、その移動量に応じて、ワーク又は加工具が移動する。このような加工機械では、ワーク又は加工具の移動量が温度の変化に応じて変化することがある。特に、ミクロン単位で精密な加工を行う場合、温度変化による移動量の変化を無視できない場合がある。
【０００３】
このような問題を解決するために、加工具の保持台を移動させるサーボモータの温度を温度センサにより検知し、その温度変化により補正する技術が従来知られている（たとえば、特許文献１参照）。従来の技術では、サーボモータの温度が一定幅変化する毎に計測手段によりワークの寸法又は加工具の加工位置（刃先位置）を計測し、計測データに基づき加工具を保持する保持台の移動量を補正している。
【特許文献１】特開２００４−３４１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の構成では、実際の加工機械の温度変化によってワーク又は加工具の補正量を決定している。このため、精度がよい補正を行える。しかし、サーボモータの温度が変化してからワークの寸法又は加工具の位置を計測して補正しているので、温度変化の検知と計測とによりタイムラグが生じるおそれがあり、迅速な補正を行えない場合がある。
【０００５】
本発明の課題は、ワークと加工具とを相対移動させてワークを加工する加工機械において、温度変化に迅速に対応してワークと加工具の相対移動量を補正できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る加工機械は、ワークを加工具と相対移動させることにより加工するシステムであって、加工機本体と、温度計測手段と、補正値受付手段と、補正履歴蓄積手段と、補正値書込手段と、補正値決定手段と、第１補正手段と、を備えている。加工機本体は、ワークを保持するワーク保持部と、ワーク保持部と相対移動可能に配置され、加工具を保持する加工具保持部と、を有し、ワーク保持部と加工具保持部とを所定の移動量だけ相対移動させてワークを加工する機械である。温度計測手段は、加工機本体に関連する温度を計測する手段である。補正値受付手段は、作業者が入力した、移動量に対する第１補正値を受け付ける手段である。補正履歴蓄積手段は、第１補正値の履歴を格納可能な手段である。補正値書込手段は、受け付けた第１補正値と、第１補正値の受付時に計測された温度と、を時間に関連付けて補正履歴蓄積手段に書き込む手段である。補正値決定手段は、温度計測手段で計測された計測温度と補正履歴蓄積手段から読み出した過去の蓄積温度とに応じて、第１補正値を補正履歴蓄積手段から読み出し、読み出した第１補正値を時間的に前倒しして補正値を決定する手段である。第１補正手段は、決定された補正値で移動量を補正する手段である。
【０００７】
なお、温度計測手段が計測する加工機本体に関連する温度とは、加工機本体の加工精度に影響を与えるような温度であり、たとえば、加工機本体の加工具やワーク付近の温度や、加工機本体に用いられるモータの温度や、加工機本体が設置された空間の温度であればよい。また、第１補正値を時間的に前倒しして補正値を決定するというのは、第１補正値そのものを、時間を早める方向にシフトして補正値を決定するという意味だけでなく、第１補正値のたとえば移動平均値や所定時間毎に平滑化した第１補正値に関連する値を、時間を早める方向にシフトさせて補正値を決定することも含む。
【０００８】
この加工機械では、ワーク保持部と加工具保持部とが相対移動してワークが加工される。この加工時にワーク保持部と加工具保持部の相対的な移動量に対して温度変化等の要因によりワークの寸法が許容範囲を超えるおそれが生じた場合、作業者が第１補正値を入力すると、それが補正値受付手段で受け付けられる。この第１補正値が受け付けられると、第１補正値とそのときに計測された温度とが時間に関連付けて補正履歴蓄積手段に格納される。この補正履歴蓄積手段に蓄積された第１補正値は、作業者が入力したものであるので、実際の時間的な温度変化による移動量の変化に対して遅れているおそれがある。このため、補正値決定手段では、計測温度と蓄積温度とに応じて読み出した第１補正値を時間的に前倒しして補正値を決定する。そして、決定された補正値で第１補正手段により移動量が補正される。
【０００９】
ここでは、作業者が実際に入力した第１補正値を時間的に前倒しして移動量を補正している。このため、温度変化に対して迅速に対応してワークと加工具の相対移動量を補正できるようになる。
【００１０】
同時刻の蓄積温度と計測温度とが所定温度以上ずれたとき、第１補正手段による移動量の補正を取り消すようにしてもよい。この場合、温度計測手段の故障や工場内の空気調和装置のトラブル等の環境の急激な変化による誤った補正を行うことがなくなる。
【００１１】
第１補正手段による補正が取り消されたとき、計測温度に対応する第２補正値を補正値格納手段から所定のタイミングで読み出して移動量を補正してもよい。この場合、第１補正手段による補正では補正できなくなっても、温度による補正ができるので、第１補正手段による補正がキャンセルしても加工精度を維持できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、作業者が実際に入力した第１補正値を前倒しして移動量を補正している。このため、温度変化に対して迅速に対応してワークと加工具の相対移動量を補正できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の実施形態を図１に基づいて説明する。図１において、加工機械の一例である工作機械としての旋盤１は、旋盤本体（加工機本体の一例）１０と、旋盤本体１０を制御する制御システム１２と、を備えている。
【００１４】
旋盤本体１０は、図１及び図２に示すように、ベッド１４と、ベッド１４上に配置されワークＷを保持するワーク保持部１６、ベッド１４にワーク保持部１６と相対移動可能に配置され、加工具の一例としての少なくとも一つの工具Ｔを保持する加工具保持部１８を有している。旋盤本体１０は、ワーク保持部１２に対して加工具保持部１８を所定の移動量だけＸ軸及びＺ軸方向に移動させてワークＷを加工する。
【００１５】
ワーク保持部１６は、ベッド１４上に固定された主軸台２０と、主軸台２０に回転自在に支持された主軸２２と、主軸２２の先端に装着されワークＷを保持するチャック２４と、を有している。主軸２２は、主軸台２０の後部で図示しない主軸モータによりＺ軸方向の軸回りに回転させられる。
【００１６】
加工具保持部１８は、主軸２２の軸芯とベッド１４から同じ高さでＺ軸方向の軸回りに複数箇所（たとえば１０箇所）で位置決めされるタレット２６と、タレット２６をＺ軸方向（送り方向）とＸ軸方向（切込方向）とに移動させるとともに、Ｚ軸回りに支持する送り台２８と、を有している。タレット２６は、多角形状（たとえば正１０角形状）のドラムであり、その外周面に工具Ｔを保持可能な複数（たとえば１０）個の工具ステーション２６ａを有している。
【００１７】
送り台２８は、ベッド１４上に配置されたＸ軸方向移動機構３０と、Ｘ軸方向移動機構３０に配置されたＺ軸方向移動機構３２と、Ｚ軸方向移動機構３２に配置されタレット２６の工具ステーション２６ａをワーク保持部１６に対して位置決めする台本体３４と、を有している。送り台２８は、両移動機構３０，３２によりタレット２６をＸ軸方向とＺ軸方向にワーク保持部１６に対して移動させる。
【００１８】
Ｘ軸方向移動機構３０は、Ｚ軸方向移動機構３２をＸ軸方向に案内するたとえば２つのガイド３０ａ，３０ａと、ガイド３０ａ，３０ａの間に配置されたねじ軸３０ｂと、を有している。ねじ軸３０ｂは、一端に連結されたＸ軸サーボモータ３０ｃにより回転駆動される。サーボモータ３０ｃには、エンコーダ３０ｄが装着されており、サーボモータ３０ｃの回転位置を検出可能である。
【００１９】
Ｚ軸方向移動機構３２は、図示はしないがＸ軸方向移動機構３０と同様な構成である。Ｚ軸方向移動機構３２は、Ｚ軸サーボモータ３２ｃと、エンコーダ３２ｄと、を有している。
【００２０】
制御システム１２は、旋盤本体１０の両サーボモータ３０ｃ，３２ｃを数値制御する数値制御部４０と、数値制御部４０に接続された操作盤４２と、数値制御部４０に接続され旋盤本体１０に関連する温度を計測する温度計測手段４４と、補正値や加工プログラムを格納する記憶部４６と、を備えている。
【００２１】
操作盤４２は、旋盤本体１０を数値制御する際の加工プログラムの入力や補正値の入力等に使用される。温度計測手段４４は、旋盤本体１０の加工精度に影響を与えるような温度であり、たとえば、旋盤本体１０の工具ＴやワークＷ付近の温度や、旋盤本体１０に用いられるモータの温度や、旋盤本体１０が設置された空間の温度であればよい。この実施形態では、切削液などによる局所的な温度変化を避けるために、旋盤１が配置される工場建屋内の旋盤１の近傍に配置されている。
【００２２】
記憶部４６は、たとえば、ハードディスクや不揮発メモリ等の書込可能な記憶媒体を用いており、補正履歴蓄積手段６４と、補正値格納手段６６と、加工プログラム格納手段６８と、を有している。補正履歴蓄積手段６４には、操作盤４２を用いて入力された第１補正値Ｃ１が、入力時の温度とともに日時順に記憶されている。補正値格納手段６６には、予め設定された温度に対する。第２補正値Ｃ２が格納されている。加工プログラム格納手段６８には、作業者や他のシステムから入力された加工プログラムが格納されている。
【００２３】
数値制御部４０は、マイクロコンピュータや各種の入出力部やメモリを含む制御装置である。数値制御部４０は機能的な構成として、操作盤４２に接続された補正値受付手段５０と、温度計測手段４４と補正値受付手段５０と記憶部４６に設けられた補正履歴蓄積手段６４とに接続された補正値書込手段５２と、補正履歴蓄積手段６４に接続された補正値決定手段５４と、演算制御部５６と、を備えている。
【００２４】
補正値受付手段５０は、作業者が操作盤４２に入力した、送り台２８の移動量に対する第１補正値Ｃ１を受け付ける。作業者は、加工したワークの計測結果によりワークの寸法が許容量を超える可能性があると判断すると、操作盤４２により第１補正値Ｃ１を入力する。
【００２５】
補正値書込手段５２は、補正値受付手段５０で受け付けた第１補正値Ｃ１と、そのときに温度計測手段４４で計測された温度Ｔｔと、補正日時ＴＭとを補正履歴蓄積手段６４に書き込む。
【００２６】
補正値決定手段５４は、温度計測手段４４で計測された温度変化と類似する温度変化の日時の第１補正値Ｃ１と温度Ｔｎとを補正履歴蓄積手段６４から読み出す。そして、読み出した第１補正値Ｃ１を時間的に前倒しして補正値を決定する。
【００２７】
演算制御部５６は、記憶部４６に格納された加工プログラムに基づきＸ軸方向移動機構３０及びＺ軸方向移動機構３２を制御し、送り台２８をＸ軸及びＺ軸に所定の移動量だけ移動させる。演算制御部５６には機能的な構成として、第１補正手段５８と、補正取消手段６０と、第２補正手段６２と、を有している。
【００２８】
第１補正手段５８は、補正値決定手段５４で決定された補正値で移動量を補正するものである。補正取消手段６０は、第１補正手段５８により補正を行っているときに、温度計測手段４４で計測された温度と、類似する温度変化の温度とが所定温度（たとえば、３度から５度）以上離反したとき、第１補正手段５８による移動量の補正を取り消すものである。第２補正手段６２は、第１補正手段５８による補正が取り消されたとき、温度計測手段４４により計測された温度に対応する第２補正値Ｃ２を所定のタイミングで補正値格納手段６６から読み出して移動量を補正する。
【００２９】
次に、図３に示す制御フローチャートを参照して数値制御部４０の補正動作について説明する。
数値制御部４０に電源が投入されると、図３のステップＳ１で初期設定がなされるステップＳ２では、手動補正指令がなされているか否かを判断する。ステップＳ３では、補正履歴蓄積手段６４の蓄積結果を利用した自動補正指令がなされているか否かを判断する。自動補正ではない場合は、ステップＳ２に戻る。なお、手動補正や自動補正は操作盤４２から作業者が入力することにより設定される。なお、手動補正の場合、作業者が第１補正値Ｃ１を入力すると自動的に手動補正になるようにしてもよい。
【００３０】
手動補正の場合は、ステップＳ２からステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、第１補正値Ｃ１を受け付けたか否かを判断する。作業者が操作盤４２を操作して第１補正値Ｃ１を入力するとそれが受け付けられる。第１補正値Ｃ１を受け付けていないときはステップＳ３に移行する。
【００３１】
第１補正値Ｃ１を受け付けると、ステップＳ４からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、温度計測手段４４で計測された温度Ｔｔを取り込む、ステップＳ６では、取り込んだ温度Ｔｔと、受け付けた第１補正値Ｃ１と、そのときの日時ＴＭと、を補正履歴蓄積手段６４に蓄積温度Ｔｎ、蓄積第１補正値Ｃ１ｎ及び蓄積日時ＴＭｎとして書き込み、ステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、受け付けた第１補正値Ｃ１で移動量を補正し、ステップＳ３に移行する。
【００３２】
自動補正の場合は、ステップＳ３からステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、前回の自動補正から時間ｔ（たとえば、５分から１２０分）経過したか否かが判断される。時間ｔ経過していない場合はステップＳ２に戻り、経過している場合はステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、温度計測手段４４が計測した温度Ｔｔを取り込む。ステップＳ１０では、補正履歴蓄積手段６４に蓄積された前日の実質的に同時刻の温度（蓄積温度の一例）Ｔｎを読み出す。なお、月曜日など前日のデータがない場合は、直近の稼働日の同時刻の温度Ｔｔを読み出す。ステップＳ１１では、計測温度Ｔｔと蓄積温度Ｔｎとの絶対値の温度差が所定温度（たとえば、３度から５度）以上あるか否かを判断する。温度差が所定温度未満の場合は、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、補正履歴蓄積手段６４から、時間を所定時間（たとえば、５分から１２０分であり、この実施形態では６０分）早める方向にシフトした第１補正値Ｃ１を前倒しして読み出し、それを補正値として決定する。具体的には、現在時刻より６０分後の時刻の第１補正値Ｃ１n+60を読み出す。
【００３３】
この様子を図４及び図５に示す。図４には、補正履歴蓄積手段６４に蓄積された蓄積温度Ｔｎの時間変化及び第１補正値Ｃ１の時間変化を表している。また、図５には、実際に計測された計測温度Ｔｔの時間変化と、第１補正値Ｃ１を前倒しして読み出し決定された補正値の時間変化を示している。この例では、同時刻の計測温度Ｔｔと蓄積温度Ｔｎが略等しくなっている。そして、前日の６０分後の第１補正値Ｃ１n+60を読み出して補正値Ｃを決定している。
【００３４】
ステップＳ１３では、決定された補正値で第１補正処理がなされる。すなわち、前倒しした補正値Ｃで補正処理がなされ、ステップＳ２に戻る。
計測温度Ｔｔと蓄積温度Ｔｎとの絶対値の温度差が所定温度以上の場合はステップＳ１１からステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、第１補正処理を取り消して第２補正処理を行うために、補正値格納手段６６からステップＳ９で取り込んだ温度Ｔｔの第２補正値Ｃ２を読み出して補正値Ｃを決定する。ステップＳ１５では、温度に応じた第２補正処理を行い、ステップＳ２に戻る。
【００３５】
ここでは、自動補正において、作業者が実際に入力した第１補正値を前倒しして移動量を補正している。このため、温度変化に対して迅速に対応してワークと工具の相対移動量を補正できるようになる。
【００３６】
＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、補正履歴蓄積手段６４に蓄積された第１補正値Ｃ１を単純に前倒しして自動補正しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図４に示した補正履歴蓄積手段６４に蓄積された第１補正値Ｃ１の移動平均や平滑化の処理を行い、図６に示すような前倒しの補正値を生成し、それにより補正処理を行ってもよい。図６では、図４に示す第１補正値Ｃ１を前倒しするとともに平滑化している。
【００３７】
（ｂ）前記実施形態では、加工機械として旋盤を例に説明したが、本発明の加工機械は旋盤に限定されず、ワークと加工具が相対移動する全ての加工機械に本発明を適用できる。たとえば、ターニングセンタ等の工作機械や各種のプレス機械やレーザ加工機にも本発明を適用できる。
【００３８】
（ｃ）前記実施形態では、温度計測手段が建屋内の旋盤１近傍で温度を検出しているが、本発明はこれに限定されず、加工機械に温度計測手段を直接設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、加工機械のワークと加工具との移動量の補正を温度変化に対応して迅速におこなえるため、加工機械の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態による加工機械の概念構成を示すブロック図。
【図２】その制御対象となる加工機械の一例の正面図。
【図３】数値制御部の制御内容を示すフローチャート。
【図４】補正履歴蓄積手段の格納内容の時間変化の一例を示すグラフ。
【図５】前倒しされた補正値の一例を示すグラフ。
【図６】前倒しされた補正値の別の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１  旋盤（加工機械の一例）
１０  旋盤本体（加工機本体の一例）
１６  ワーク保持部
１８  加工具保持部
４４  温度計測手段
５０  補正値受付手段
５２  補正値書込手段
５４  補正値決定手段
５８  第１補正手段
６０  補正取消手段
６２  第２補正手段
６４  補正履歴蓄積手段
６６  補正値格納手段
【図１】
2009258997.tif 000003
【図２】
2009258997.tif 000004
【図３】
2009258997.tif 000005
【図４】
2009258997.tif 000006
【図５】
2009258997.tif 000007
【図６】
2009258997.tif 000008