工作機械の制御方法および制御装置
【課題】加工における熱変位を制御し、加工の高精度化を図ることができる工作機械の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】複数の検査位置の温度を取得する温度取得工程５２と、複数の検査位置における温度に基づいて支持体１０の温度分布を作成する温度分布作成工程５３と、支持体１０に熱変位が生じているものと判定する判定工程５４と、複数の動作経路を作成する動作経路作成工程５５と、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する動作経路変更工程５６とを備える。
【解決手段】複数の検査位置の温度を取得する温度取得工程５２と、複数の検査位置における温度に基づいて支持体１０の温度分布を作成する温度分布作成工程５３と、支持体１０に熱変位が生じているものと判定する判定工程５４と、複数の動作経路を作成する動作経路作成工程５５と、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する動作経路変更工程５６とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を支持する支持体を有する工作機械の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、制御装置により各駆動軸を位置制御されることにより工作物の加工を行っている。この工作機械による加工において、工作機械の熱影響により移動体を支持する支持体が熱変形することがある。支持体の熱変形は、移動体の位置に影響を及ぼすため、加工精度の低下を招来するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１には、支持体の複数箇所の温度を測定することにより算出される温度分布関数に基づいて熱変位の補正を図る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような熱変位の補正方法は、工具の先端位置の補正を行うものであり、工具の姿勢までは補正することができない。例えば、支持体の温度が非常に高温になると、支持体の熱変形に伴う工具の傾きが大きくなることがある。このような場合に、工具の先端位置を補正したとしても工作物に対する工具の接触位置にずれが生じ、品質が低下するおそれがある。従って、支持体の熱変形に伴う熱変位量が所定以上となった場合には、作業者へのアラーム通知や加工の一時停止などが必要となっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、加工における熱変位を制御し、加工の高精度化を図ることができる工作機械の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（工作機械の制御方法）
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の工作機械の制御方法に係る発明の構成上の特徴は、
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御方法において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得工程と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成工程と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定工程と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成工程と、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更工程と、
を備えることである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記経路変更工程は、未加工の前記動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、前記動作経路の順序を変更することである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記経路変更工程は、前記温度分布における未加工の前記動作経路の温度状態に基づいて、前記動作経路の順序を変更することである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、前記判定工程は、前記温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を前記温度差として判定することである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更工程をさらに備えることである。
【００１１】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止工程をさらに備えることである。
【００１２】
請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜６の何れか一項において、前記動作経路作成工程は、前記制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、前記制御データにおける加工動作を分割し複数の前記動作経路を作成することである。
【００１３】
請求項８に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜７の何れか一項において、前記温度分布作成工程は、前記支持体に対する前記移動体の移動方向の温度分布を作成することである。
【００１４】
（工作機械の制御装置）
上記の課題を解決するため、請求項９に記載の工作機械の制御装置に係る発明の構成上の特徴は、
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御装置において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成手段と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定手段と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段と、
前記判定手段において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更手段と、
を備えることである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によると、経路変更工程は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。この動作経路とは、制御データにおける加工動作を分割したものである。つまり、制御データは、動作経路作成工程により複数の動作経路に予め分割されていることになる。このような構成とすることにより、工作機械の支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、例えば、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、支持体の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路により支持体の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。
【００１６】
また、工作機械の熱変位補正に本発明の制御方法を適用することにより、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。これにより、温度分布における温度の偏りを低減することになり、支持体の局所的な温度上昇を抑制することができる。よって、支持体の熱変形に伴う熱変位量を小さくすることができる。従って、従来と比較して支持体の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具の姿勢の変化量を小さくすることができる。このような構成により、これまで工具の姿勢の変化量が大きくなり、加工の一時停止が必要となっていた加工動作であっても、分割した動作経路の順序を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となる。これにより、結果として加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によると、経路変更工程は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。経路変更工程は、動作経路作成工程により制御データにおける加工動作を分割して作成される複数の動作経路の順序を変更する。この時、例えば、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域から離間している動作経路に変更するものとする。この場合に、現在の加工位置からその動作経路を連結した連結距離が小さい動作経路を優先して加工するように順序を変更する。これにより、各動作経路の間を移動する時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によると、経路変更工程は、温度分布における未加工の動作経路の温度状態に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。経路変更工程は、動作経路作成工程により制御データにおける加工動作を複数に分割して作成される複数の動作経路の順序を変更する。この時、例えば、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域に含まれない動作経路に変更するものとする。この場合に、各動作経路の温度状態を温度分布から取得し、加工領域の温度が低い動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、既に温度が上昇している領域を加工予定としている未加工の動作経路が優先されることを防止することができる。よって、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によると、判定工程は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として判定する構成としている。この区画領域は、工作機械の種々の構成により、その位置および大きさを適宜設定されるものである。そして、判定工程は、温度分布のある区画領域内の温度差が閾値を超えている場合に、支持体に熱変位が生じているものと判定する。これにより、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、支持体に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によると、動作変数変更工程は、判定工程において支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する構成としている。これにより、例えば、動作経路に含まれる加工速度や送り速度などの動作変数を変更し、工作機械の負荷を軽減する加工条件とすることができる。よって、支持体における発熱をより確実に抑制することができる。従って、経路変更工程および動作変数変更工程により、支持体の熱変位を均一化し、熱変位を補正しやすくすることができる。
【００２１】
請求項６に係る発明によると、加工一時停止工程は、判定工程において支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する構成としている。これにより、例えば、支持体の局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。よって、支持体の熱変形による工具の姿勢が変動しても、温度分布に基づいて熱変位が生じているものと判定し、加工精度が低下することを防止することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明によると、動作経路作成工程は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、工作物に対して工具を接触させるように各駆動軸に移動指令する加工指令コードと、工作物に対して工具が非接触となるように各駆動軸に移動指令する非加工指令コードが含まれる。そこで、動作経路作成工程は、この非加工指令コードを認識することにより、例えば、特定の非加工指令コードの前側または後側で制御データを複数の動作経路に分割するものとしてもよい。これにより、簡易に適正な位置で制御データにおける加工動作を分割することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明によると、温度分布作成工程は、支持体に対する移動体の移動方向の温度分布を作成する構成としている。支持体は、工作機械の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形する。特に、支持している移動体が移動することによる発熱が支持体の変形に大きく影響している。そこで、温度分布作成工程が少なくとも移動体の移動方向の温度分布を作成することにより、経路変更工程が支持体の摺動面における温度分布として動作経路を変更することができる。つまり、本発明を支持体の摺動面の熱変形に対して適用し、より適切な支持体の熱変位の補正を行うことができる。
【００２４】
請求項９に係る発明によると、経路変更手段は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。このような構成とすることにより、工作機械の支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、例えば、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、支持体の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路により支持体の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。
【００２５】
また、工作機械の熱変位の補正に本発明の制御装置を適用することにより、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。これにより、従来と比較して支持体の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具の姿勢の変化量を小さくすることができる。つまり、支持体の局所的な温度上昇を抑制することにより、支持体の熱変形に伴う熱変位量を全体として小さくすることができる。従って、これまで加工の一時停止が必要となっていた動作経路であっても、動作経路を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となり、サイクルタイムを短縮することができる。
【００２６】
また、本発明の工作機械の制御方法としての他の特徴部分について、本発明の工作機械の制御装置に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記工作機械の制御方法としての効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】工作機械１の全体図である。
【図２】制御装置５０を示すブロック図である。
【図３】制御装置５０による熱変位制御を説明するフローチャートである。
【図４】動作経路と温度分布の関係を示す図である。（ａ）はサドル２０の可動範囲における動作経路の位置関係を示す図であり、（ｂ）は温度分布における高温領域と常温領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の工作機械の制御方法および制御装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。工作機械として、３軸マシニングセンタを例に挙げて説明する。つまり、当該工作機械は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を有する工作機械である。
【００２９】
＜実施形態＞
第一実施形態の工作機械１の熱変位補正装置について図１，図２を参照して説明する。図１は、工作機械１の全体図である。図２は、制御装置５０を示すブロック図である。
【００３０】
（工作機械１の構成）
工作機械１は、図１に示すように、ベッド２と、コラム１０（本発明の「支持体」に相当する）と、サドル２０（本発明の「移動体」に相当する）と、主軸基体３０と、テーブル４０と、制御装置５０とを備える。ベッド２は、上面にＺ軸方向（床面に平行な方向）のレールが形成され、床面に設置されている。工作物Ｗは、工作機械１によって加工される被加工部材である。
【００３１】
コラム１０は、ベッド２の上面に立設するように固定され、サドル２０を支持する支持体である。このコラム１０が工作機械１の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形することから、コラム１０の熱変形に伴うサドル２０の熱変位が生じることがある。そこで、制御装置５０は、コラム１０の熱変形およびサドル２０の熱変位などを抑制するように、動作経路の変更などの熱変位制御を行う。詳細については後述する。
【００３２】
また、コラム１０は、複数の温度センサ１１と、レール１２を有している。温度センサ１１は、制御装置５０が熱変位制御を行うために、コラム１０の内部に複数配置されている。複数の温度センサ１１は、コラム１０のＸ軸方向に３箇所、Ｙ軸方向に５箇所の計１５箇所に設定された検査位置に配置されている。そして、それぞれの温度センサ１１は、コラム１０における各検査位置の温度を検知して、温度に応じた信号を制御装置５０に出力している。
【００３３】
レール１２は、コラム１０の側面においてＹ軸方向（床面に垂直な方向）に延伸するように形成されている。サドル２０は、コラム１０のレール１２上に設けられ、コラム１０に対してＹ軸方向に移動可能な移動体である。このサドル２０は、コラム１０に固定されたＹ軸モータ（図示しない）の回転駆動によりＹ軸方向へ摺動する。本実施形態では、Ｙ軸方向のレール１２が形成されたコラム１０の側面を、サドル２０が摺動するコラム１０の摺動面１０ａとしている。またサドル２０は、側面にＸ軸方向（床面に平行な方向）に延伸するようにレール２１が形成されている。
【００３４】
主軸基体３０は、主軸頭３１と、回転主軸３２と、工具３３とを有し、サドル２０のレール２１上に設けられている。主軸基体３０は、サドル２０に対してＸ軸方向に移動可能な送り台である。主軸頭３１は、Ｘ軸方向のガイド溝が形成され、サドル２０のレール２１に摺動可能に嵌合されている。そして、主軸頭３１は、サドル２０に固定されたＸ軸モータ（図示しない）の回転駆動により主軸基体３０全体をＸ軸方向へ移動する。
【００３５】
回転主軸３２は、主軸頭３１のハウジング内に収容された主軸モータにより回転可能に設けられ、工具３３を支持している。工具３３は、主軸基体３０の回転主軸３２の先端に固定されている。つまり、工具３３は、回転主軸３２の回転に伴って回転する。なお、工具３３は、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップなどである。つまり、この３軸マシニングセンタである工作機械１は、工具３３をベッド２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能としている。そして、工作機械１は、工作物ＷをＺ軸方向に移動可能としている。
【００３６】
テーブル４０は、ベッド２のＺ軸方向のレール上に設けられ、ベッド２に対してＺ軸方向に移動可能な送り台である。このテーブル４０は、ベッド２に固定されたＺ軸モータ（図示しない）の回転駆動によりＺ軸方向へ移動する。また、テーブル４０には、所定位置に工作物Ｗを固定する治具４１設置されている。
【００３７】
これにより、工作物Ｗは、テーブル４０のＺ軸方向への移動に伴ってベッド２に対してＺ軸方向に移動する。このような工作機械１においては、制御装置５０による指令位置に基づいて、サドル２０、主軸基体３０、および、テーブル４０が指令位置に移動するように制御される。これにより、工作物Ｗに対して工具３３を相対移動させて加工を行っている。
【００３８】
制御装置５０は、制御データに基づいて、各軸モータおよび主軸モータなどを制御する。これにより、工作機械１による加工が行われる。制御データは、工作機械１に入力されるＮＣデータなどの加工データであり、加工の動作変数や加工指令コード、非加工指令コードなどを含んでいる。加工の動作変数は、加工速度や送り速度、主軸の回転速度などの加工条件などである。このような制御データにはサドル２０および主軸基体３０の指令位置が含まれ、これらにより移動体であるサドル２０の加工動作が構成されている。
【００３９】
また、制御装置５０は、工作機械１の熱影響によりコラム１０の各部位における熱変位を制御する制御装置である。そのため、制御装置５０は、コラム１０の温度分布に応じて、制御データにおける加工動作を予め分割して作成した複数の動作経路の順序を変更し、熱変位の制御を行っている。つまり、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先して加工することにより、熱変位を抑制するとともに、加工の高精度化を図っている。以下、工作機械１の制御装置５０のうち、本発明の特徴的な部分の構成について説明する。
【００４０】
制御装置５０は、図２に示すように、制御部５１と、温度取得部５２と、温度分布作成部５３と、判定部５４と、動作経路作成部５５と、動作経路変更部５６と、動作変数変更部５７と、加工一時停止部５８を有する数値制御装置である。ここで、制御部５１、温度取得部５２、温度分布作成部５３、判定部５４、動作経路作成部５５、動作経路変更部５６、動作変数変更部５７および加工一時停止部５８は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。
【００４１】
制御部５１は、入力される制御データに基づいて各軸モータおよび主軸モータなどを制御する。これにより、制御装置５０は、サドル２０、主軸基体３０、および、テーブル４０を移動するように制御し、工作物Ｗに対して回転駆動させた工具３３を相対移動させて加工を行っている。
【００４２】
温度取得部５２は、コラム１０に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段である。つまり、各検査位置に配置された温度センサ１１により測定された温度を取得している。温度分布作成部５３は、温度取得部５２が取得した複数の検査位置における温度に基づいてコラム１０の温度分布を作成する温度分布作成手段である。本実施形態において、この温度分布は、コラム１０の摺動面１０ａの温度に対応している。これは、図１に示すように、移動体であるサドル２０がレール２１を有し、主軸基体３０を支持しているためである。つまり、本実施形態の熱変位制御では、サドル２０に対して主軸基体３０が摺動することによる発熱についても考慮し、コラム１０の摺動面１０ａ（ＸＹ平面）に対応した温度分布を作成している。
【００４３】
判定部５４は、温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、コラム１０に熱変位が生じているものと判定する判定手段である。判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度分布における温度差としている。この区画領域は、工作機械１の種々の構成や制御データにおけるコラム２０の動作領域などよって、その位置および大きさを適宜設定されるものである。本実施形態において、区画領域は、コラム１０の摺動面１０ａを２４等分に区画した領域としている。つまり、この区画領域内における温度差が閾値を超えた場合には、温度分布に温度の偏りがあることになる。一方で、全体の温度が常温よりも高い場合であっても、区画領域内の温度差が閾値以下の場合には、比較的均一な温度分布となっている。
【００４４】
動作経路作成部５５は、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段である。この動作経路とは、制御データの加工指令コードにより工作物Ｗに対して工具３３が相対移動する加工動作について、所定条件により加工の動作パターンとして分割した制御データの一部分である。複数の動作経路を作成する際の所定条件としては、制御データに含まれる特定の指令コードの有無を条件として分割するものとしてもよい。
【００４５】
そこで、本実施形態の動作経路作成部５５は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、工作物Ｗに対して工具３３を接触させるように各駆動軸に移動指令する加工指令コードと、工作物Ｗに対して工具３３が非接触となるように各駆動軸に移動指令する非加工指令コードが含まれる。そこで、動作経路作成部５５は、非加工指令コードであり早送りに使用される位置決めのＧコード（Ｇ００）を認識することにより、制御データにおける加工動作を分割している。
【００４６】
動作経路変更部５６は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する経路変更手段である。例えば、工作機械１が複数の動作経路に分割された制御データに基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路のうち次に加工を行うのに適した動作経路が優先されるように順序を変更するものである。次の加工に適した動作経路として、例えば、現在の加工位置から離間し、発生したコラム１０の熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路が優先される。
【００４７】
さらに、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。つまり、現在の加工位置から離間している動作経路が複数ある場合には、未加工の動作経路を加工した際に要する時間が短くなるように、熱変位を制御しつつ各駆動軸の移動距離を最小に抑えるようにしている。動作経路変更部５６による動作経路の順序の変更の詳細については後述する。
【００４８】
動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更手段である。例えば、工作機械１が所定の動作経路に基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、動作変数変更部５７は、この動作経路の加工における発熱を抑制するように、加工の動作変数を段階的に変更するものである。動作変数の変更として、例えば、加工速度のオーバーライドや主軸の回転速度の変更などが考えられる。また、動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０の熱変位の熱変位量が減少したものと判定された場合には、変更した動作変数を制御データに含まれる元の設定値に戻すように変更する。
【００４９】
加工一時停止部５８は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止手段である。例えば、工作機械１が所定の動作経路に基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、加工一時停止部５８は、この熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進するように、加工を一定時間の間だけ停止する。この一定時間については、工作機械１の種々の構成による放熱の状態を勘案して適宜設定されるものであり、本実施形態では十数秒〜数分の間で設定される。
【００５０】
（熱変位制御）
以下、制御装置５０による工作機械１の熱変位制御について、図３，図４を参照して説明する。図３は、制御装置５０による熱変位制御を説明するフローチャートである。図４は、動作経路と温度分布の関係を示す図である。図４（ａ）はサドル２０の動作領域における動作経路の位置関係を示す図であり、図４（ｂ）は温度分布における高温領域と常温領域を示す図である。また、本実施形態における熱変位制御は、熱影響によるコラム１０の熱変形に伴うサドル２０の熱変位を制御の対象として説明する。
【００５１】
先ず、動作経路作成工程において、工作機械１の制御装置５０に入力された制御データを複数の動作経路に分割する（Ｓ１１）。そこで、動作経路作成部５５は、制御データの分割位置の候補として、制御データに含まれる非加工指令コードを検索する。そして、制御データにおける非加工指令コードに基づいて、適宜制御データにおける加工動作を分割し、制御データの一部分である複数の動作経路を作成する。この時点では、複数の動作経路の順序は制御データに含まれる状態のままであり変更されていない。
【００５２】
また、この時、動作経路作成部５５は、各動作経路について、図４（ａ）に示すように、その動作経路による加工の動作領域がコラム１０の摺動面１０ａにおけるどの範囲にあるのかを関連付けている。これにより、各動作領域は、サドル２０の可動範囲に対して位置付けされる。制御装置５０は、動作経路作成工程において複数の動作経路が作成された後、制御部５１が最初の動作経路に基づいて各軸モータおよび主軸モータなどを制御し工作物Ｗの加工を開始する。
【００５３】
次に、温度取得工程および温度分布作成工程において、図４（ｂ）に示すように、コラム１０に複数設定された検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ１２）。温度取得部５２は、加工中において複数の温度センサ１１がそれぞれ測定した温度を取得する。温度分布作成部５３は、各検査位置の温度に基づいて、各検査位置の間の温度を適宜補間して温度分布を作成する。この温度分布は、コラム１０の摺動面１０ａ、即ちサドル２０の可動範囲の温度に対応している。
【００５４】
続いて、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、コラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ１３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として、各区画領域内の温度差と閾値Ｔｈとを比較する。これにより、何れかの区画領域内の温度差も閾値Ｔｈ以下であった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）は、熱変位制御が不要と判定され、現在加工している加工経路による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００５５】
一方で、複数の区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えた場合（Ｓ１３：Ｎｏ）は、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され、熱変位制御を行うために経路変更（Ｓ２１）に移行する。また、判定工程における閾値Ｔｈは、制御装置５０による熱変位制御が必要とされる程度の熱変位がコラム１０に発生しているものと判定するための値に設定されている。
【００５６】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。全ての動作経路について加工が終了した場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）は、加工および熱変位制御を終了する。一方で、未加工の動作経路が残っている場合（Ｓ１４：Ｎｏ）は、次の動作経路による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に戻る。
【００５７】
ここで、上述したような複数の動作経路に基づく加工が行われ、コラム１０に熱変位が生じたものとする。そうすると、Ｓ１３の判定工程において、温度分布における温度差が閾値Ｔｈを超えることになり、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され（Ｓ１３：Ｎｏ）、熱変位制御を行うために経路変更（Ｓ２１）に移行する。また、例えば、この時点で残っている未加工の動作経路の数を６とすると、その順序を元の制御データにおける加工動作の順に動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６となる。各動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６は、動作経路作成部５５によりコラム１０の摺動面１０ａに関連付けされ、図４（ａ）に示すような位置関係となっている。
【００５８】
工作機械１による加工において、コラム１０に熱変位が生じた場合に、経路変更工程において、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する（Ｓ２１）。つまり、動作経路変更部５６は、現在加工している動作経路の動作領域に熱変位が発生しているため、この熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。このように、制御装置５０は、熱変位が発生した動作領域の放熱を促すとともに、次に加工する動作経路の高精度化を図るように熱変位制御を行うものである。また、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更している。
【００５９】
ここで、Ｓ２１における動作経路の順序の変更について、図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。また、図４（ｂ）では、高温域Ｈｔのうち、より高温の検査位置を密な斜線を施した楕円で示し、それ以外の検査位置を疎な斜線を施した楕円で示している。そして、常温域Ｎｔの検査位置は、斜線なしの楕円で示している。
【００６０】
動作経路変更部５６は、取得した温度分布について、所定の温度以上となっている領域である高温域Ｈｔと、それ以外の温度が上昇していない領域である常温域Ｎｔに区分する。これにより、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３は高温域Ｈｔに属し、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６は常温域Ｎｔに属することになる。よって、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６を優先するように順序を変更する。動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６から高温域Ｈｔに最も近接している動作経路を検出する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ４が高温域Ｈｔに最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６のうち動作経路Ｐｔ４を最後に加工するように順序を設定する。
【００６１】
次に、動作経路変更部５６は、常温域Ｎｔに属する動作経路のうち最後に加工するように設定された動作経路Ｐｔ４に最も近接した動作経路を検出する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ６が動作経路Ｐｔ４に最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ５，Ｐｔ６のうち動作経路Ｐｔ６を動作経路Ｐｔ４の直前に加工するように順序を設定する。動作経路変更部５６は、同様に、常温域Ｎｔに属する動作経路のうち上記のように順序が設定された動作経路Ｐｔ６に最も近接した動作経路を検出する。ここでは、残っている動作経路Ｐｔ５が検出され、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ５を動作経路Ｐｔ６の直前に加工するように順序を設定する。これにより、常温域Ｎｔに属する動作経路は、動作経路Ｐｔ５、動作経路Ｐｔ６、動作経路Ｐｔ４の順序となるように変更される。
【００６２】
続いて、動作経路変更部５６は、高温域Ｈｔに属する動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３についても常温域Ｎｔの場合と同様に順序を変更する。この場合、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３から高温域Ｈｔの中心部Ｃまたは最高温度の部位に最も接近している動作経路を検出する。この中心部Ｃは、高温域Ｈｔに含まれる検査位置の外接円の中心に相当する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ２が高温域Ｈｔの中心部Ｃに最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３のうち動作経路Ｐｔ２を最後に加工するように順序を設定する。同様に、動作経路変更部５６は、残りの動作経路Ｐｔ１，Ｐｔ３についても順序を設定する。これにより、高温域Ｈｔに属する動作経路は、動作経路Ｐｔ１、動作経路Ｐｔ３、動作経路Ｐｔ２の順序となるように変更される。
【００６３】
このように、Ｓ２１において、動作経路変更部５６は、高温域Ｈｔに属する動作経路よりも常温域Ｎｔに属する動作経路を優先して順序を変更する。さらに、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離が最小となるように変更する順序を設定している。
【００６４】
Ｓ２１における動作経路の順序を変更する経路変更工程は、現在の動作経路に基づく加工を終える前に実行される。そして、その動作経路による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ５による加工を開始する。動作経路Ｐｔ５による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、Ｓ１２と同様に、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。
【００６５】
そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ５の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ２３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ５が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。ここでは、動作経路Ｐｔ５は、動作経路Ｐｔ５が常温域Ｎｔに属する動作経路であることからも上記温度差は閾値Ｔｈ以下と判定される（Ｓ２３：Ｙｅｓ）。そして、動作経路Ｐｔ５による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００６６】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ４，Ｐｔ６が残っているため、次の動作経路Ｐｔ６による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に移行する。Ｓ１２の温度取得工程および温度分布作成工程では、複数の検査位置の温度を取得するとともに、温度分布を更新作成する。次に、Ｓ１３の判定工程では、更新された温度分布に基づいてコラム１０に熱変位が生じているかを判定する。
【００６７】
ここで、動作経路Ｐｔ６までの加工によってコラム１０に熱変位が生じている場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ２１の経路変更に移行し、更新された温度分布に基づいてさらに動作経路の順序を変更する。ここでは、先の動作経路までの加工により高温域Ｈｔに熱変位が生じているものと判定される（Ｓ１３：Ｎｏ）。しかし、動作経路Ｐｔ６による加工によって新たにコラム１０に熱変位が生じたものでなければ、上述したように動作経路の順序の変更が行われる。つまり、結果として、未加工の動作経路は先に変更した順序と同様の順序となる。
【００６８】
そして、動作経路Ｐｔ６による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ４による加工を開始する。
動作経路Ｐｔ４による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。ここでは、動作経路Ｐｔ５と同様に、Ｓ２３の判定工程では、動作経路Ｐｔ４が属する区画領域における温度差は閾値Ｔｈ以下と判定される（Ｓ２３：Ｙｅｓ）。そして、動作経路Ｐｔ４による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００６９】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３が残っているため、次の動作経路Ｐｔ１による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に移行する。Ｓ１２の温度取得工程および温度分布作成工程では、複数の検査位置の温度を取得するとともに、温度分布を更新作成する。次に、Ｓ１３の判定工程では、更新された温度分布に基づいてコラム１０に熱変位が生じているかを判定する。
【００７０】
ここで、常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６による加工を行っている間に、高温域Ｈｔが十分に放熱されることがある。その場合は、温度が低下してコラム１０の熱変位が生じていない状態となり（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、動作経路Ｐｔ１による加工を終了するとともに、再び加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。ここでは、温度分布における何れかの区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えているものとし、即ちコラム１０の熱変位が生じているものと判定され（Ｓ１３：Ｎｏ）、経路変更（Ｓ２１）に移行する。
【００７１】
Ｓ２１では、上述した手順と同様に未加工の動作経路Ｐｔ２，Ｐｔ３の順序が変更される。ここでは、先と同じ動作経路Ｐｔ３、動作経路Ｐｔ２の順序となるように設定されたものとする。そして、動作経路Ｐｔ１による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ３による加工を開始する。動作経路Ｐｔ３による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。
【００７２】
そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ３の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ２３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ３が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。ここでは、動作経路Ｐｔ３は、動作領域Ｐｔ３が高温域Ｈｔに属する動作経路であることと、動作経路Ｐｔ１による加工に伴う発熱により上記温度差は閾値Ｔｈを超えているものと判定される。よって、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され（Ｓ２３：Ｎｏ）、次ステップである動作変数変更（Ｓ３１）に移行する。
【００７３】
次に、動作変数変更工程において、順序を変更された動作経路Ｐｔ３に含まれる加工の動作変数を変更する（Ｓ３１）。そこで、動作変数変更部５７は、Ｓ２２で更新作成された温度分布に基づいて、動作経路Ｐｔ３の加工範囲における温度を取得する。そして、動作変数変更部５７は、動作経路Ｐｔ３の動作変数である加工速度に対して、取得した温度に応じたオーバーライドをかけて加工速度を低下させる。このようにして、制御装置５０は、動作経路Ｐｔ１の加工における発熱を抑制し、コラム１０の熱変位量が増加することを防止している。
【００７４】
続いて、加工の動作変数が変更された動作経路Ｐｔ３による加工が終了すると、次ステップである加工終了判定（Ｓ３２）に移行する。Ｓ３２の加工終了判定では、Ｓ１４と同様に、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。全ての動作経路について加工が終了した場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）は、加工および熱変位制御を終了する。ここでは、未加工の動作経路Ｐｔ２が残っているので（Ｓ３２：Ｎｏ）、次の動作経路Ｐｔ２による加工が開始される。
【００７５】
そして、温度取得工程および温度分布作成工程において、Ｓ１２，Ｓ２２と同様に、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ３３）。そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ２の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ３４）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ２が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。
【００７６】
そして、Ｓ３４の判定工程において、上記温度差が閾値Ｔｈ以下と判定された場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、次ステップである動作変数の戻し処理（Ｓ３５）に移行する。このような判定では、現在加工している動作経路の加工領域における熱変位量が減少したものと考えられる。そこで、Ｓ３５において動作変数変更部５７は、Ｓ３３で更新作成された温度分布に基づいて、Ｓ３１で変更した加工の動作変数を元の設定値に戻すように変更する処理を行う。ここで、熱変位量が十分に減少した場合には、加工の動作変数は元の設定値に戻すように変更される。一方で、熱変位量が僅かに減少したのみの場合には、加工の動作変数は僅かに元の設定値に戻すように変更される。
【００７７】
動作変数変更部５７により加工の動作変数の戻し処理が行われると、この動作変数が初期の設定値と等しいかを判定する（Ｓ３６）。動作変数が初期の設定値と等しい場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、現在加工している動作経路Ｐｔ２による加工が終了したら動作変数変更工程を終了し、次ステップである加工終了判定Ｓ３７に移行する。また、Ｓ３６の判定において、動作変数が初期の設定値と等しくない場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、動作変数が変更された状態で動作経路Ｐｔ２による加工を行い、この加工が終了した後、Ｓ３２の加工終了判定に戻る。
【００７８】
Ｓ３７の加工終了判定では、Ｓ１４，Ｓ３２と同様に、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。ここでは、全ての動作経路について加工が終了したので（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、加工および熱変位制御を終了する。一方で、未加工の動作経路が残っている場合（Ｓ３２：Ｎｏ）は、次の動作経路による加工を開始し、再びＳ２２の温度分布作成に移行する。
【００７９】
ここで、Ｓ３４において、判定部５４が動作経路Ｐｔ２が属する区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えているものと判定した場合（Ｓ３４：Ｎｏ）は、工作機械１による加工を一時停止させる（Ｓ４１）。そこで、加工一時停止部５８は、順序を変更された動作経路Ｐｔ２に基づく加工を一定時間の間だけ停止する。これは、動作経路Ｐｔ２による加工において、加工の動作変数を変更しても熱変位量が一定値を超えて、工具３３の姿勢が大きく変動している場合などが考えられる。そこで、動作経路Ｐｔ２に基づく加工を一時停止することにより、コラム１０の放熱の促進を図っている。Ｓ３４において、工作機械１は、一時停止の後、動作経路Ｐｔ２による加工を再開し、この加工が終了した後、Ｓ３２の加工終了判定に戻る。
【００８０】
このように、動作変数変更工程および加工一時停止工程が実行され、未加工の動作経路について順次加工が行われる。
そして、未加工であった動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６による加工が全て終了すると、何れかの加工終了判定（Ｓ１４，Ｓ３２，Ｓ３７）により判定され、工作機械１による加工および制御装置５０による熱変位制御を終了する。また、上述した熱変位制御の判定工程（Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３４）では、温度差と予め設定された閾値Ｔｈを比較するものとした。これに対して、各判定工程における閾値Ｔｈは、それぞれ異なる値に設定するものとしてもよい。
【００８１】
（制御装置５０の効果）
上述した工作機械１の制御装置５０によれば、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。このような構成とすることにより、工作機械１のコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、コラム１０の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路によりコラム１０の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進することができる。
【００８２】
また、工作機械１の熱変位補正に本発明の制御方法を適用することにより、工作機械１による加工において発生するコラム１０の熱変位を均一化することができる。これにより、温度分布における温度の偏りを低減することになり、コラム１０の局所的な温度上昇を抑制することができる。よって、コラム１０の熱変形に伴う熱変位量を小さくすることができる。従って、従来と比較してコラム１０の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具３３の姿勢の変化量を小さくすることができる。このような構成により、これまで工具３３の姿勢の変化量が大きくなり、加工の一時停止が必要となっていた加工動作であっても、分割した動作経路の順序を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となる。これにより、結果として加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００８３】
動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。動作経路変更部５６は、複数の動作経路の順序を変更する際に、常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６について、現在の加工位置からその動作経路を連結した連結距離が小さい動作経路を優先して加工するように順序を変更する。これにより、各動作経路の間を移動する時間を短縮することができる。
【００８４】
判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として判定する構成としている。これにより、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、コラム１０に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００８５】
動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する構成としている。これにより、動作経路に含まれる加工速度や送り速度などの動作変数を変更し、工作機械１の負荷を軽減する加工条件とすることができる。よって、コラム１０における発熱をより確実に抑制することができる。従って、動作経路変更部５６および動作変数変更部５７により、コラム１０の熱変位を均一化し、熱変位を補正しやすくすることができる。
【００８６】
加工一時停止部５８は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する構成としている。これにより、コラム１０の局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進することができる。よって、コラム１０の熱変形による工具３３の姿勢が変動しても、温度分布に基づいて熱変位が生じているものと判定し、加工精度が低下することを防止することができる。
【００８７】
動作経路作成部５５は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、加工指令コードと非加工指令コードが含まれている。そこで、動作経路作成部５５は、この非加工指令コードを認識することにより、検出した非加工指令コードの前側または後側で制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとした。これにより、簡易に適正な位置で制御データにおける加工動作を分割することができる。
【００８８】
温度分布作成部５３は、コラム１０に対するサドル２０の移動方向の温度分布を作成する構成としている。コラム１０は、工作機械１の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形する。特に、支持しているサドル２０が移動することによる発熱がコラム１０の変形に大きく影響している。そこで、温度分布作成部５３が少なくともサドル２０の移動方向の温度分布を作成することにより、動作経路変更部５６がコラム１０の摺動面１０ａにおける温度分布として動作経路を変更することができる。つまり、制御装置５０は、コラム１０の摺動面１０ａの熱変形に伴う熱変位を制御の対象とし、より適切なコラム１０の熱変位の補正を行うことができる。
【００８９】
＜実施形態の変形態様＞
実施形態において、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成とした。これに対して、動作経路変更部５６は、温度分布における未加工の動作経路の温度状態に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としてもよい。動作経路変更部５６は、例えば、複数の動作経路の順序を変更する際に、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域に含まれない動作経路に変更するものとする。
【００９０】
つまり、実施形態で例示した常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６について、各動作経路の加工領域における温度を勘案して順序を変更する。これは、例えば、それまでの加工により、未加工の動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６の何れかの加工領域における温度が既に上昇している場合があり、そのような動作経路が優先されることを防止するためである。このような構成においても同様の効果を奏する。また、工作機械１による加工において発生するコラム１０の熱変位を均一化することができる。
【００９１】
動作経路変更部５６は、その他に、動作経路に含まれる加工指令コードなどを解析し、その動作経路による工作機械１の負荷および発熱を予測するものとしてもよい。このように、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路の順序を変更する際に、連結距離や動作経路の加工領域の温度などの種々の要素について重み付けをして、適宜順序を変更するものとしてもよい。このような構成により、熱変位制御の対象における熱変位を均一化できるとともに、加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００９２】
また、実施形態において、判定部５４は、温度分布を２４等分に区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度分布における温度差とした。これに対して、判定部５４は、区画領域の位置および大きさを適宜設定し、温度分布における温度差と閾値Ｔｈを比較するものとしてもよい。また、判定部５４は、例えば、温度分布における最高温度の部位を中心とする所定領域に含まれる最低温度との差分を温度差として判定してもよい。その他に、判定部５４は、温度分布に形成した等温線の間隔に基づいて、支持体における熱変位の有無を判定してもよい。このような構成においても同様に、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、支持体に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００９３】
実施形態において、動作経路作成部５５は、非加工指令コードの前側または後側で制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割する構成とした。これに対して、動作経路作成部５５は、非加工指令コードとして、位置決めのＧコード（Ｇ００）の他に、例えば、工具交換コードやサブプログラムの呼び出しコード、固定サイクルの呼び出しコードなどとしてもよい。その他に、加工指令コードおよび加工の動作変数に基づいて加工時間や加工距離などを算出し、これらによって制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
【００９４】
また、実施形態では、動作経路作成部５５は、工作機械１による加工を開始する前に、複数の動作経路を作成するものとした。これに対して、例えば、加工中に温度分布に基づいて支持体の熱変位を検知し、その時点において入力されている制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとしてもよい。これにより、同様の効果を奏するとともに、環境変化や加工による発熱に対して動的に対応することができる。
【００９５】
実施形態において、温度分布作成部５３は、コラム１０の摺動面１０ａに対応した温度分布を作成するものとした。これに対して、例えば、移動体に対して主軸基体が固定されているような機械構成の場合には、移動体の移動方向のみの温度分布を作成するのみで足りる。このような構成においても本発明の制御方法および制御装置を適用することで、同様の効果を奏する。
【００９６】
また、制御装置５０による熱変位制御について、熱変形する支持体をコラム１０とし、この支持体に支持される移動体をサドル２０として説明した。これに対して、工具３３または工作物Ｗを支持し、工作機械１の熱影響により熱変位が生じる部材であれば、本発明の熱変位制御を行う制御方法および制御装置を適用することができる。その他に、工作機械１は、３軸マシニングセンタを例に挙げて説明した。これに対して、工作機械１は、例えば、さらに回転軸（Ａ，Ｂ軸）を有する５軸マシニングセンタとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００９７】
１：工作機械、 ２：ベッド
１０：コラム（支持体）、 １０ａ：摺動面、 １１：温度センサ、 １２：レール
２０：サドル（移動体）、 ２１：レール
３０：主軸基体、 ３１：主軸頭、 ３２：回転主軸、 ３３：工具
４０：テーブル、 ４１：治具
５０：制御装置、 ５１：制御部、 ５２：温度取得部、 ５３：温度分布作成部
５４：判定部、 ５５：動作経路作成部、 ５６：動作経路変更部
５７：動作変数変更部、 ５８：加工一時停止部
Ｗ：工作物、 Ｐｔ１〜Ｐｔ６：動作経路、 Ｔｈ：閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体を支持する支持体を有する工作機械の制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、制御装置により各駆動軸を位置制御されることにより工作物の加工を行っている。この工作機械による加工において、工作機械の熱影響により移動体を支持する支持体が熱変形することがある。支持体の熱変形は、移動体の位置に影響を及ぼすため、加工精度の低下を招来するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１には、支持体の複数箇所の温度を測定することにより算出される温度分布関数に基づいて熱変位の補正を図る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような熱変位の補正方法は、工具の先端位置の補正を行うものであり、工具の姿勢までは補正することができない。例えば、支持体の温度が非常に高温になると、支持体の熱変形に伴う工具の傾きが大きくなることがある。このような場合に、工具の先端位置を補正したとしても工作物に対する工具の接触位置にずれが生じ、品質が低下するおそれがある。従って、支持体の熱変形に伴う熱変位量が所定以上となった場合には、作業者へのアラーム通知や加工の一時停止などが必要となっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、加工における熱変位を制御し、加工の高精度化を図ることができる工作機械の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（工作機械の制御方法）
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の工作機械の制御方法に係る発明の構成上の特徴は、
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御方法において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得工程と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成工程と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定工程と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成工程と、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更工程と、
を備えることである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記経路変更工程は、未加工の前記動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、前記動作経路の順序を変更することである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記経路変更工程は、前記温度分布における未加工の前記動作経路の温度状態に基づいて、前記動作経路の順序を変更することである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜３の何れか一項において、前記判定工程は、前記温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を前記温度差として判定することである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更工程をさらに備えることである。
【００１１】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止工程をさらに備えることである。
【００１２】
請求項７に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜６の何れか一項において、前記動作経路作成工程は、前記制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、前記制御データにおける加工動作を分割し複数の前記動作経路を作成することである。
【００１３】
請求項８に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜７の何れか一項において、前記温度分布作成工程は、前記支持体に対する前記移動体の移動方向の温度分布を作成することである。
【００１４】
（工作機械の制御装置）
上記の課題を解決するため、請求項９に記載の工作機械の制御装置に係る発明の構成上の特徴は、
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御装置において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成手段と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定手段と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段と、
前記判定手段において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更手段と、
を備えることである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によると、経路変更工程は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。この動作経路とは、制御データにおける加工動作を分割したものである。つまり、制御データは、動作経路作成工程により複数の動作経路に予め分割されていることになる。このような構成とすることにより、工作機械の支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、例えば、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、支持体の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路により支持体の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。
【００１６】
また、工作機械の熱変位補正に本発明の制御方法を適用することにより、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。これにより、温度分布における温度の偏りを低減することになり、支持体の局所的な温度上昇を抑制することができる。よって、支持体の熱変形に伴う熱変位量を小さくすることができる。従って、従来と比較して支持体の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具の姿勢の変化量を小さくすることができる。このような構成により、これまで工具の姿勢の変化量が大きくなり、加工の一時停止が必要となっていた加工動作であっても、分割した動作経路の順序を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となる。これにより、結果として加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によると、経路変更工程は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。経路変更工程は、動作経路作成工程により制御データにおける加工動作を分割して作成される複数の動作経路の順序を変更する。この時、例えば、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域から離間している動作経路に変更するものとする。この場合に、現在の加工位置からその動作経路を連結した連結距離が小さい動作経路を優先して加工するように順序を変更する。これにより、各動作経路の間を移動する時間を短縮することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によると、経路変更工程は、温度分布における未加工の動作経路の温度状態に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。経路変更工程は、動作経路作成工程により制御データにおける加工動作を複数に分割して作成される複数の動作経路の順序を変更する。この時、例えば、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域に含まれない動作経路に変更するものとする。この場合に、各動作経路の温度状態を温度分布から取得し、加工領域の温度が低い動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、既に温度が上昇している領域を加工予定としている未加工の動作経路が優先されることを防止することができる。よって、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によると、判定工程は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として判定する構成としている。この区画領域は、工作機械の種々の構成により、その位置および大きさを適宜設定されるものである。そして、判定工程は、温度分布のある区画領域内の温度差が閾値を超えている場合に、支持体に熱変位が生じているものと判定する。これにより、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、支持体に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によると、動作変数変更工程は、判定工程において支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する構成としている。これにより、例えば、動作経路に含まれる加工速度や送り速度などの動作変数を変更し、工作機械の負荷を軽減する加工条件とすることができる。よって、支持体における発熱をより確実に抑制することができる。従って、経路変更工程および動作変数変更工程により、支持体の熱変位を均一化し、熱変位を補正しやすくすることができる。
【００２１】
請求項６に係る発明によると、加工一時停止工程は、判定工程において支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する構成としている。これにより、例えば、支持体の局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。よって、支持体の熱変形による工具の姿勢が変動しても、温度分布に基づいて熱変位が生じているものと判定し、加工精度が低下することを防止することができる。
【００２２】
請求項７に係る発明によると、動作経路作成工程は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、工作物に対して工具を接触させるように各駆動軸に移動指令する加工指令コードと、工作物に対して工具が非接触となるように各駆動軸に移動指令する非加工指令コードが含まれる。そこで、動作経路作成工程は、この非加工指令コードを認識することにより、例えば、特定の非加工指令コードの前側または後側で制御データを複数の動作経路に分割するものとしてもよい。これにより、簡易に適正な位置で制御データにおける加工動作を分割することができる。
【００２３】
請求項８に係る発明によると、温度分布作成工程は、支持体に対する移動体の移動方向の温度分布を作成する構成としている。支持体は、工作機械の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形する。特に、支持している移動体が移動することによる発熱が支持体の変形に大きく影響している。そこで、温度分布作成工程が少なくとも移動体の移動方向の温度分布を作成することにより、経路変更工程が支持体の摺動面における温度分布として動作経路を変更することができる。つまり、本発明を支持体の摺動面の熱変形に対して適用し、より適切な支持体の熱変位の補正を行うことができる。
【００２４】
請求項９に係る発明によると、経路変更手段は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。このような構成とすることにより、工作機械の支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、例えば、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、支持体の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路により支持体の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じている支持体の部位の放熱を促進することができる。
【００２５】
また、工作機械の熱変位の補正に本発明の制御装置を適用することにより、工作機械による加工において発生する支持体の熱変位を均一化することができる。これにより、従来と比較して支持体の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具の姿勢の変化量を小さくすることができる。つまり、支持体の局所的な温度上昇を抑制することにより、支持体の熱変形に伴う熱変位量を全体として小さくすることができる。従って、これまで加工の一時停止が必要となっていた動作経路であっても、動作経路を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となり、サイクルタイムを短縮することができる。
【００２６】
また、本発明の工作機械の制御方法としての他の特徴部分について、本発明の工作機械の制御装置に同様に適用可能である。そして、この場合における効果についても、上記工作機械の制御方法としての効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】工作機械１の全体図である。
【図２】制御装置５０を示すブロック図である。
【図３】制御装置５０による熱変位制御を説明するフローチャートである。
【図４】動作経路と温度分布の関係を示す図である。（ａ）はサドル２０の可動範囲における動作経路の位置関係を示す図であり、（ｂ）は温度分布における高温領域と常温領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の工作機械の制御方法および制御装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。工作機械として、３軸マシニングセンタを例に挙げて説明する。つまり、当該工作機械は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を有する工作機械である。
【００２９】
＜実施形態＞
第一実施形態の工作機械１の熱変位補正装置について図１，図２を参照して説明する。図１は、工作機械１の全体図である。図２は、制御装置５０を示すブロック図である。
【００３０】
（工作機械１の構成）
工作機械１は、図１に示すように、ベッド２と、コラム１０（本発明の「支持体」に相当する）と、サドル２０（本発明の「移動体」に相当する）と、主軸基体３０と、テーブル４０と、制御装置５０とを備える。ベッド２は、上面にＺ軸方向（床面に平行な方向）のレールが形成され、床面に設置されている。工作物Ｗは、工作機械１によって加工される被加工部材である。
【００３１】
コラム１０は、ベッド２の上面に立設するように固定され、サドル２０を支持する支持体である。このコラム１０が工作機械１の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形することから、コラム１０の熱変形に伴うサドル２０の熱変位が生じることがある。そこで、制御装置５０は、コラム１０の熱変形およびサドル２０の熱変位などを抑制するように、動作経路の変更などの熱変位制御を行う。詳細については後述する。
【００３２】
また、コラム１０は、複数の温度センサ１１と、レール１２を有している。温度センサ１１は、制御装置５０が熱変位制御を行うために、コラム１０の内部に複数配置されている。複数の温度センサ１１は、コラム１０のＸ軸方向に３箇所、Ｙ軸方向に５箇所の計１５箇所に設定された検査位置に配置されている。そして、それぞれの温度センサ１１は、コラム１０における各検査位置の温度を検知して、温度に応じた信号を制御装置５０に出力している。
【００３３】
レール１２は、コラム１０の側面においてＹ軸方向（床面に垂直な方向）に延伸するように形成されている。サドル２０は、コラム１０のレール１２上に設けられ、コラム１０に対してＹ軸方向に移動可能な移動体である。このサドル２０は、コラム１０に固定されたＹ軸モータ（図示しない）の回転駆動によりＹ軸方向へ摺動する。本実施形態では、Ｙ軸方向のレール１２が形成されたコラム１０の側面を、サドル２０が摺動するコラム１０の摺動面１０ａとしている。またサドル２０は、側面にＸ軸方向（床面に平行な方向）に延伸するようにレール２１が形成されている。
【００３４】
主軸基体３０は、主軸頭３１と、回転主軸３２と、工具３３とを有し、サドル２０のレール２１上に設けられている。主軸基体３０は、サドル２０に対してＸ軸方向に移動可能な送り台である。主軸頭３１は、Ｘ軸方向のガイド溝が形成され、サドル２０のレール２１に摺動可能に嵌合されている。そして、主軸頭３１は、サドル２０に固定されたＸ軸モータ（図示しない）の回転駆動により主軸基体３０全体をＸ軸方向へ移動する。
【００３５】
回転主軸３２は、主軸頭３１のハウジング内に収容された主軸モータにより回転可能に設けられ、工具３３を支持している。工具３３は、主軸基体３０の回転主軸３２の先端に固定されている。つまり、工具３３は、回転主軸３２の回転に伴って回転する。なお、工具３３は、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップなどである。つまり、この３軸マシニングセンタである工作機械１は、工具３３をベッド２に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能としている。そして、工作機械１は、工作物ＷをＺ軸方向に移動可能としている。
【００３６】
テーブル４０は、ベッド２のＺ軸方向のレール上に設けられ、ベッド２に対してＺ軸方向に移動可能な送り台である。このテーブル４０は、ベッド２に固定されたＺ軸モータ（図示しない）の回転駆動によりＺ軸方向へ移動する。また、テーブル４０には、所定位置に工作物Ｗを固定する治具４１設置されている。
【００３７】
これにより、工作物Ｗは、テーブル４０のＺ軸方向への移動に伴ってベッド２に対してＺ軸方向に移動する。このような工作機械１においては、制御装置５０による指令位置に基づいて、サドル２０、主軸基体３０、および、テーブル４０が指令位置に移動するように制御される。これにより、工作物Ｗに対して工具３３を相対移動させて加工を行っている。
【００３８】
制御装置５０は、制御データに基づいて、各軸モータおよび主軸モータなどを制御する。これにより、工作機械１による加工が行われる。制御データは、工作機械１に入力されるＮＣデータなどの加工データであり、加工の動作変数や加工指令コード、非加工指令コードなどを含んでいる。加工の動作変数は、加工速度や送り速度、主軸の回転速度などの加工条件などである。このような制御データにはサドル２０および主軸基体３０の指令位置が含まれ、これらにより移動体であるサドル２０の加工動作が構成されている。
【００３９】
また、制御装置５０は、工作機械１の熱影響によりコラム１０の各部位における熱変位を制御する制御装置である。そのため、制御装置５０は、コラム１０の温度分布に応じて、制御データにおける加工動作を予め分割して作成した複数の動作経路の順序を変更し、熱変位の制御を行っている。つまり、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先して加工することにより、熱変位を抑制するとともに、加工の高精度化を図っている。以下、工作機械１の制御装置５０のうち、本発明の特徴的な部分の構成について説明する。
【００４０】
制御装置５０は、図２に示すように、制御部５１と、温度取得部５２と、温度分布作成部５３と、判定部５４と、動作経路作成部５５と、動作経路変更部５６と、動作変数変更部５７と、加工一時停止部５８を有する数値制御装置である。ここで、制御部５１、温度取得部５２、温度分布作成部５３、判定部５４、動作経路作成部５５、動作経路変更部５６、動作変数変更部５７および加工一時停止部５８は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。
【００４１】
制御部５１は、入力される制御データに基づいて各軸モータおよび主軸モータなどを制御する。これにより、制御装置５０は、サドル２０、主軸基体３０、および、テーブル４０を移動するように制御し、工作物Ｗに対して回転駆動させた工具３３を相対移動させて加工を行っている。
【００４２】
温度取得部５２は、コラム１０に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段である。つまり、各検査位置に配置された温度センサ１１により測定された温度を取得している。温度分布作成部５３は、温度取得部５２が取得した複数の検査位置における温度に基づいてコラム１０の温度分布を作成する温度分布作成手段である。本実施形態において、この温度分布は、コラム１０の摺動面１０ａの温度に対応している。これは、図１に示すように、移動体であるサドル２０がレール２１を有し、主軸基体３０を支持しているためである。つまり、本実施形態の熱変位制御では、サドル２０に対して主軸基体３０が摺動することによる発熱についても考慮し、コラム１０の摺動面１０ａ（ＸＹ平面）に対応した温度分布を作成している。
【００４３】
判定部５４は、温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、コラム１０に熱変位が生じているものと判定する判定手段である。判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度分布における温度差としている。この区画領域は、工作機械１の種々の構成や制御データにおけるコラム２０の動作領域などよって、その位置および大きさを適宜設定されるものである。本実施形態において、区画領域は、コラム１０の摺動面１０ａを２４等分に区画した領域としている。つまり、この区画領域内における温度差が閾値を超えた場合には、温度分布に温度の偏りがあることになる。一方で、全体の温度が常温よりも高い場合であっても、区画領域内の温度差が閾値以下の場合には、比較的均一な温度分布となっている。
【００４４】
動作経路作成部５５は、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段である。この動作経路とは、制御データの加工指令コードにより工作物Ｗに対して工具３３が相対移動する加工動作について、所定条件により加工の動作パターンとして分割した制御データの一部分である。複数の動作経路を作成する際の所定条件としては、制御データに含まれる特定の指令コードの有無を条件として分割するものとしてもよい。
【００４５】
そこで、本実施形態の動作経路作成部５５は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、工作物Ｗに対して工具３３を接触させるように各駆動軸に移動指令する加工指令コードと、工作物Ｗに対して工具３３が非接触となるように各駆動軸に移動指令する非加工指令コードが含まれる。そこで、動作経路作成部５５は、非加工指令コードであり早送りに使用される位置決めのＧコード（Ｇ００）を認識することにより、制御データにおける加工動作を分割している。
【００４６】
動作経路変更部５６は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する経路変更手段である。例えば、工作機械１が複数の動作経路に分割された制御データに基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路のうち次に加工を行うのに適した動作経路が優先されるように順序を変更するものである。次の加工に適した動作経路として、例えば、現在の加工位置から離間し、発生したコラム１０の熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路が優先される。
【００４７】
さらに、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。つまり、現在の加工位置から離間している動作経路が複数ある場合には、未加工の動作経路を加工した際に要する時間が短くなるように、熱変位を制御しつつ各駆動軸の移動距離を最小に抑えるようにしている。動作経路変更部５６による動作経路の順序の変更の詳細については後述する。
【００４８】
動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更手段である。例えば、工作機械１が所定の動作経路に基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、動作変数変更部５７は、この動作経路の加工における発熱を抑制するように、加工の動作変数を段階的に変更するものである。動作変数の変更として、例えば、加工速度のオーバーライドや主軸の回転速度の変更などが考えられる。また、動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０の熱変位の熱変位量が減少したものと判定された場合には、変更した動作変数を制御データに含まれる元の設定値に戻すように変更する。
【００４９】
加工一時停止部５８は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止手段である。例えば、工作機械１が所定の動作経路に基づいて加工している際にコラム１０の熱変位が生じたとする。この時、加工一時停止部５８は、この熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進するように、加工を一定時間の間だけ停止する。この一定時間については、工作機械１の種々の構成による放熱の状態を勘案して適宜設定されるものであり、本実施形態では十数秒〜数分の間で設定される。
【００５０】
（熱変位制御）
以下、制御装置５０による工作機械１の熱変位制御について、図３，図４を参照して説明する。図３は、制御装置５０による熱変位制御を説明するフローチャートである。図４は、動作経路と温度分布の関係を示す図である。図４（ａ）はサドル２０の動作領域における動作経路の位置関係を示す図であり、図４（ｂ）は温度分布における高温領域と常温領域を示す図である。また、本実施形態における熱変位制御は、熱影響によるコラム１０の熱変形に伴うサドル２０の熱変位を制御の対象として説明する。
【００５１】
先ず、動作経路作成工程において、工作機械１の制御装置５０に入力された制御データを複数の動作経路に分割する（Ｓ１１）。そこで、動作経路作成部５５は、制御データの分割位置の候補として、制御データに含まれる非加工指令コードを検索する。そして、制御データにおける非加工指令コードに基づいて、適宜制御データにおける加工動作を分割し、制御データの一部分である複数の動作経路を作成する。この時点では、複数の動作経路の順序は制御データに含まれる状態のままであり変更されていない。
【００５２】
また、この時、動作経路作成部５５は、各動作経路について、図４（ａ）に示すように、その動作経路による加工の動作領域がコラム１０の摺動面１０ａにおけるどの範囲にあるのかを関連付けている。これにより、各動作領域は、サドル２０の可動範囲に対して位置付けされる。制御装置５０は、動作経路作成工程において複数の動作経路が作成された後、制御部５１が最初の動作経路に基づいて各軸モータおよび主軸モータなどを制御し工作物Ｗの加工を開始する。
【００５３】
次に、温度取得工程および温度分布作成工程において、図４（ｂ）に示すように、コラム１０に複数設定された検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ１２）。温度取得部５２は、加工中において複数の温度センサ１１がそれぞれ測定した温度を取得する。温度分布作成部５３は、各検査位置の温度に基づいて、各検査位置の間の温度を適宜補間して温度分布を作成する。この温度分布は、コラム１０の摺動面１０ａ、即ちサドル２０の可動範囲の温度に対応している。
【００５４】
続いて、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、コラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ１３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として、各区画領域内の温度差と閾値Ｔｈとを比較する。これにより、何れかの区画領域内の温度差も閾値Ｔｈ以下であった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）は、熱変位制御が不要と判定され、現在加工している加工経路による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００５５】
一方で、複数の区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えた場合（Ｓ１３：Ｎｏ）は、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され、熱変位制御を行うために経路変更（Ｓ２１）に移行する。また、判定工程における閾値Ｔｈは、制御装置５０による熱変位制御が必要とされる程度の熱変位がコラム１０に発生しているものと判定するための値に設定されている。
【００５６】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。全ての動作経路について加工が終了した場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）は、加工および熱変位制御を終了する。一方で、未加工の動作経路が残っている場合（Ｓ１４：Ｎｏ）は、次の動作経路による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に戻る。
【００５７】
ここで、上述したような複数の動作経路に基づく加工が行われ、コラム１０に熱変位が生じたものとする。そうすると、Ｓ１３の判定工程において、温度分布における温度差が閾値Ｔｈを超えることになり、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され（Ｓ１３：Ｎｏ）、熱変位制御を行うために経路変更（Ｓ２１）に移行する。また、例えば、この時点で残っている未加工の動作経路の数を６とすると、その順序を元の制御データにおける加工動作の順に動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６となる。各動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６は、動作経路作成部５５によりコラム１０の摺動面１０ａに関連付けされ、図４（ａ）に示すような位置関係となっている。
【００５８】
工作機械１による加工において、コラム１０に熱変位が生じた場合に、経路変更工程において、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する（Ｓ２１）。つまり、動作経路変更部５６は、現在加工している動作経路の動作領域に熱変位が発生しているため、この熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路を優先するように順序を変更する。このように、制御装置５０は、熱変位が発生した動作領域の放熱を促すとともに、次に加工する動作経路の高精度化を図るように熱変位制御を行うものである。また、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更している。
【００５９】
ここで、Ｓ２１における動作経路の順序の変更について、図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。また、図４（ｂ）では、高温域Ｈｔのうち、より高温の検査位置を密な斜線を施した楕円で示し、それ以外の検査位置を疎な斜線を施した楕円で示している。そして、常温域Ｎｔの検査位置は、斜線なしの楕円で示している。
【００６０】
動作経路変更部５６は、取得した温度分布について、所定の温度以上となっている領域である高温域Ｈｔと、それ以外の温度が上昇していない領域である常温域Ｎｔに区分する。これにより、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３は高温域Ｈｔに属し、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６は常温域Ｎｔに属することになる。よって、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６を優先するように順序を変更する。動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６から高温域Ｈｔに最も近接している動作経路を検出する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ４が高温域Ｈｔに最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６のうち動作経路Ｐｔ４を最後に加工するように順序を設定する。
【００６１】
次に、動作経路変更部５６は、常温域Ｎｔに属する動作経路のうち最後に加工するように設定された動作経路Ｐｔ４に最も近接した動作経路を検出する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ６が動作経路Ｐｔ４に最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ５，Ｐｔ６のうち動作経路Ｐｔ６を動作経路Ｐｔ４の直前に加工するように順序を設定する。動作経路変更部５６は、同様に、常温域Ｎｔに属する動作経路のうち上記のように順序が設定された動作経路Ｐｔ６に最も近接した動作経路を検出する。ここでは、残っている動作経路Ｐｔ５が検出され、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ５を動作経路Ｐｔ６の直前に加工するように順序を設定する。これにより、常温域Ｎｔに属する動作経路は、動作経路Ｐｔ５、動作経路Ｐｔ６、動作経路Ｐｔ４の順序となるように変更される。
【００６２】
続いて、動作経路変更部５６は、高温域Ｈｔに属する動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３についても常温域Ｎｔの場合と同様に順序を変更する。この場合、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３から高温域Ｈｔの中心部Ｃまたは最高温度の部位に最も接近している動作経路を検出する。この中心部Ｃは、高温域Ｈｔに含まれる検査位置の外接円の中心に相当する。ここでは、図４（ｂ）に示すように、動作経路Ｐｔ２が高温域Ｈｔの中心部Ｃに最も近接していることから、動作経路変更部５６は、動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３のうち動作経路Ｐｔ２を最後に加工するように順序を設定する。同様に、動作経路変更部５６は、残りの動作経路Ｐｔ１，Ｐｔ３についても順序を設定する。これにより、高温域Ｈｔに属する動作経路は、動作経路Ｐｔ１、動作経路Ｐｔ３、動作経路Ｐｔ２の順序となるように変更される。
【００６３】
このように、Ｓ２１において、動作経路変更部５６は、高温域Ｈｔに属する動作経路よりも常温域Ｎｔに属する動作経路を優先して順序を変更する。さらに、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離が最小となるように変更する順序を設定している。
【００６４】
Ｓ２１における動作経路の順序を変更する経路変更工程は、現在の動作経路に基づく加工を終える前に実行される。そして、その動作経路による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ５による加工を開始する。動作経路Ｐｔ５による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、Ｓ１２と同様に、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。
【００６５】
そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ５の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ２３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ５が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。ここでは、動作経路Ｐｔ５は、動作経路Ｐｔ５が常温域Ｎｔに属する動作経路であることからも上記温度差は閾値Ｔｈ以下と判定される（Ｓ２３：Ｙｅｓ）。そして、動作経路Ｐｔ５による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００６６】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ４，Ｐｔ６が残っているため、次の動作経路Ｐｔ６による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に移行する。Ｓ１２の温度取得工程および温度分布作成工程では、複数の検査位置の温度を取得するとともに、温度分布を更新作成する。次に、Ｓ１３の判定工程では、更新された温度分布に基づいてコラム１０に熱変位が生じているかを判定する。
【００６７】
ここで、動作経路Ｐｔ６までの加工によってコラム１０に熱変位が生じている場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ２１の経路変更に移行し、更新された温度分布に基づいてさらに動作経路の順序を変更する。ここでは、先の動作経路までの加工により高温域Ｈｔに熱変位が生じているものと判定される（Ｓ１３：Ｎｏ）。しかし、動作経路Ｐｔ６による加工によって新たにコラム１０に熱変位が生じたものでなければ、上述したように動作経路の順序の変更が行われる。つまり、結果として、未加工の動作経路は先に変更した順序と同様の順序となる。
【００６８】
そして、動作経路Ｐｔ６による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ４による加工を開始する。
動作経路Ｐｔ４による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。ここでは、動作経路Ｐｔ５と同様に、Ｓ２３の判定工程では、動作経路Ｐｔ４が属する区画領域における温度差は閾値Ｔｈ以下と判定される（Ｓ２３：Ｙｅｓ）。そして、動作経路Ｐｔ４による加工が終了したら次ステップである加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。
【００６９】
Ｓ１４の加工終了判定では、未加工の動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ３が残っているため、次の動作経路Ｐｔ１による加工を開始し、Ｓ１２の温度分布作成に移行する。Ｓ１２の温度取得工程および温度分布作成工程では、複数の検査位置の温度を取得するとともに、温度分布を更新作成する。次に、Ｓ１３の判定工程では、更新された温度分布に基づいてコラム１０に熱変位が生じているかを判定する。
【００７０】
ここで、常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６による加工を行っている間に、高温域Ｈｔが十分に放熱されることがある。その場合は、温度が低下してコラム１０の熱変位が生じていない状態となり（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、動作経路Ｐｔ１による加工を終了するとともに、再び加工終了判定（Ｓ１４）に移行する。ここでは、温度分布における何れかの区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えているものとし、即ちコラム１０の熱変位が生じているものと判定され（Ｓ１３：Ｎｏ）、経路変更（Ｓ２１）に移行する。
【００７１】
Ｓ２１では、上述した手順と同様に未加工の動作経路Ｐｔ２，Ｐｔ３の順序が変更される。ここでは、先と同じ動作経路Ｐｔ３、動作経路Ｐｔ２の順序となるように設定されたものとする。そして、動作経路Ｐｔ１による加工が終了すると、Ｓ２１の経路変更において優先された動作経路Ｐｔ３による加工を開始する。動作経路Ｐｔ３による加工が開始されると、温度取得工程および温度分布作成工程において、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ２２）。
【００７２】
そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ３の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ２３）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ３が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。ここでは、動作経路Ｐｔ３は、動作領域Ｐｔ３が高温域Ｈｔに属する動作経路であることと、動作経路Ｐｔ１による加工に伴う発熱により上記温度差は閾値Ｔｈを超えているものと判定される。よって、コラム１０に熱変位が生じているものと判定され（Ｓ２３：Ｎｏ）、次ステップである動作変数変更（Ｓ３１）に移行する。
【００７３】
次に、動作変数変更工程において、順序を変更された動作経路Ｐｔ３に含まれる加工の動作変数を変更する（Ｓ３１）。そこで、動作変数変更部５７は、Ｓ２２で更新作成された温度分布に基づいて、動作経路Ｐｔ３の加工範囲における温度を取得する。そして、動作変数変更部５７は、動作経路Ｐｔ３の動作変数である加工速度に対して、取得した温度に応じたオーバーライドをかけて加工速度を低下させる。このようにして、制御装置５０は、動作経路Ｐｔ１の加工における発熱を抑制し、コラム１０の熱変位量が増加することを防止している。
【００７４】
続いて、加工の動作変数が変更された動作経路Ｐｔ３による加工が終了すると、次ステップである加工終了判定（Ｓ３２）に移行する。Ｓ３２の加工終了判定では、Ｓ１４と同様に、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。全ての動作経路について加工が終了した場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）は、加工および熱変位制御を終了する。ここでは、未加工の動作経路Ｐｔ２が残っているので（Ｓ３２：Ｎｏ）、次の動作経路Ｐｔ２による加工が開始される。
【００７５】
そして、温度取得工程および温度分布作成工程において、Ｓ１２，Ｓ２２と同様に、複数の検査位置の温度を取得するとともにコラム１０の温度分布を作成する（Ｓ３３）。そして、判定工程において、温度分布における温度差と予め設定された閾値Ｔｈとを比較し、現在加工している動作経路Ｐｔ２の動作領域においてコラム１０における熱変位の有無を判定する（Ｓ３４）。そこで、判定部５４は、温度分布を区画した区画領域のうち動作経路Ｐｔ２が属する区画領域における温度差と閾値Ｔｈとを比較する。
【００７６】
そして、Ｓ３４の判定工程において、上記温度差が閾値Ｔｈ以下と判定された場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、次ステップである動作変数の戻し処理（Ｓ３５）に移行する。このような判定では、現在加工している動作経路の加工領域における熱変位量が減少したものと考えられる。そこで、Ｓ３５において動作変数変更部５７は、Ｓ３３で更新作成された温度分布に基づいて、Ｓ３１で変更した加工の動作変数を元の設定値に戻すように変更する処理を行う。ここで、熱変位量が十分に減少した場合には、加工の動作変数は元の設定値に戻すように変更される。一方で、熱変位量が僅かに減少したのみの場合には、加工の動作変数は僅かに元の設定値に戻すように変更される。
【００７７】
動作変数変更部５７により加工の動作変数の戻し処理が行われると、この動作変数が初期の設定値と等しいかを判定する（Ｓ３６）。動作変数が初期の設定値と等しい場合（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、現在加工している動作経路Ｐｔ２による加工が終了したら動作変数変更工程を終了し、次ステップである加工終了判定Ｓ３７に移行する。また、Ｓ３６の判定において、動作変数が初期の設定値と等しくない場合（Ｓ３６：Ｎｏ）、動作変数が変更された状態で動作経路Ｐｔ２による加工を行い、この加工が終了した後、Ｓ３２の加工終了判定に戻る。
【００７８】
Ｓ３７の加工終了判定では、Ｓ１４，Ｓ３２と同様に、未加工の動作経路の有無により、入力された制御データに基づく加工が終了したかを判定する。ここでは、全ての動作経路について加工が終了したので（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、加工および熱変位制御を終了する。一方で、未加工の動作経路が残っている場合（Ｓ３２：Ｎｏ）は、次の動作経路による加工を開始し、再びＳ２２の温度分布作成に移行する。
【００７９】
ここで、Ｓ３４において、判定部５４が動作経路Ｐｔ２が属する区画領域における温度差が閾値Ｔｈを超えているものと判定した場合（Ｓ３４：Ｎｏ）は、工作機械１による加工を一時停止させる（Ｓ４１）。そこで、加工一時停止部５８は、順序を変更された動作経路Ｐｔ２に基づく加工を一定時間の間だけ停止する。これは、動作経路Ｐｔ２による加工において、加工の動作変数を変更しても熱変位量が一定値を超えて、工具３３の姿勢が大きく変動している場合などが考えられる。そこで、動作経路Ｐｔ２に基づく加工を一時停止することにより、コラム１０の放熱の促進を図っている。Ｓ３４において、工作機械１は、一時停止の後、動作経路Ｐｔ２による加工を再開し、この加工が終了した後、Ｓ３２の加工終了判定に戻る。
【００８０】
このように、動作変数変更工程および加工一時停止工程が実行され、未加工の動作経路について順次加工が行われる。
そして、未加工であった動作経路Ｐｔ１〜Ｐｔ６による加工が全て終了すると、何れかの加工終了判定（Ｓ１４，Ｓ３２，Ｓ３７）により判定され、工作機械１による加工および制御装置５０による熱変位制御を終了する。また、上述した熱変位制御の判定工程（Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３４）では、温度差と予め設定された閾値Ｔｈを比較するものとした。これに対して、各判定工程における閾値Ｔｈは、それぞれ異なる値に設定するものとしてもよい。
【００８１】
（制御装置５０の効果）
上述した工作機械１の制御装置５０によれば、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路の順序を温度分布に基づいて変更する構成としている。このような構成とすることにより、工作機械１のコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の動作経路のうち熱変位の影響が小さい動作領域を加工する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６を優先するように順序を変更する。これにより、先に加工対象となった動作経路では、コラム１０の熱変位が小さいため高精度に加工を行うことができる。さらに、この動作経路によりコラム１０の部位が発熱したとしても、熱変位が生じている部位への影響も抑制することができる。従って、熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進することができる。
【００８２】
また、工作機械１の熱変位補正に本発明の制御方法を適用することにより、工作機械１による加工において発生するコラム１０の熱変位を均一化することができる。これにより、温度分布における温度の偏りを低減することになり、コラム１０の局所的な温度上昇を抑制することができる。よって、コラム１０の熱変形に伴う熱変位量を小さくすることができる。従って、従来と比較してコラム１０の熱変位を補正しやすくすることができるとともに、工具３３の姿勢の変化量を小さくすることができる。このような構成により、これまで工具３３の姿勢の変化量が大きくなり、加工の一時停止が必要となっていた加工動作であっても、分割した動作経路の順序を変更することにより一時停止することなく加工することが可能となる。これにより、結果として加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００８３】
動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としている。動作経路変更部５６は、複数の動作経路の順序を変更する際に、常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６について、現在の加工位置からその動作経路を連結した連結距離が小さい動作経路を優先して加工するように順序を変更する。これにより、各動作経路の間を移動する時間を短縮することができる。
【００８４】
判定部５４は、温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度差として判定する構成としている。これにより、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、コラム１０に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００８５】
動作変数変更部５７は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する構成としている。これにより、動作経路に含まれる加工速度や送り速度などの動作変数を変更し、工作機械１の負荷を軽減する加工条件とすることができる。よって、コラム１０における発熱をより確実に抑制することができる。従って、動作経路変更部５６および動作変数変更部５７により、コラム１０の熱変位を均一化し、熱変位を補正しやすくすることができる。
【００８６】
加工一時停止部５８は、判定部５４においてコラム１０に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する構成としている。これにより、コラム１０の局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているコラム１０の部位の放熱を促進することができる。よって、コラム１０の熱変形による工具３３の姿勢が変動しても、温度分布に基づいて熱変位が生じているものと判定し、加工精度が低下することを防止することができる。
【００８７】
動作経路作成部５５は、制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する構成としている。制御データには、加工指令コードと非加工指令コードが含まれている。そこで、動作経路作成部５５は、この非加工指令コードを認識することにより、検出した非加工指令コードの前側または後側で制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとした。これにより、簡易に適正な位置で制御データにおける加工動作を分割することができる。
【００８８】
温度分布作成部５３は、コラム１０に対するサドル２０の移動方向の温度分布を作成する構成としている。コラム１０は、工作機械１の加工や環境温度の変化などの熱影響により変形する。特に、支持しているサドル２０が移動することによる発熱がコラム１０の変形に大きく影響している。そこで、温度分布作成部５３が少なくともサドル２０の移動方向の温度分布を作成することにより、動作経路変更部５６がコラム１０の摺動面１０ａにおける温度分布として動作経路を変更することができる。つまり、制御装置５０は、コラム１０の摺動面１０ａの熱変形に伴う熱変位を制御の対象とし、より適切なコラム１０の熱変位の補正を行うことができる。
【００８９】
＜実施形態の変形態様＞
実施形態において、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、動作経路の順序を変更する構成とした。これに対して、動作経路変更部５６は、温度分布における未加工の動作経路の温度状態に基づいて、動作経路の順序を変更する構成としてもよい。動作経路変更部５６は、例えば、複数の動作経路の順序を変更する際に、次の動作経路として、温度分布において温度が上昇している領域に含まれない動作経路に変更するものとする。
【００９０】
つまり、実施形態で例示した常温域Ｎｔに属する動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６について、各動作経路の加工領域における温度を勘案して順序を変更する。これは、例えば、それまでの加工により、未加工の動作経路Ｐｔ４〜Ｐｔ６の何れかの加工領域における温度が既に上昇している場合があり、そのような動作経路が優先されることを防止するためである。このような構成においても同様の効果を奏する。また、工作機械１による加工において発生するコラム１０の熱変位を均一化することができる。
【００９１】
動作経路変更部５６は、その他に、動作経路に含まれる加工指令コードなどを解析し、その動作経路による工作機械１の負荷および発熱を予測するものとしてもよい。このように、動作経路変更部５６は、未加工の動作経路の順序を変更する際に、連結距離や動作経路の加工領域の温度などの種々の要素について重み付けをして、適宜順序を変更するものとしてもよい。このような構成により、熱変位制御の対象における熱変位を均一化できるとともに、加工のサイクルタイムを短縮することができる。
【００９２】
また、実施形態において、判定部５４は、温度分布を２４等分に区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を温度分布における温度差とした。これに対して、判定部５４は、区画領域の位置および大きさを適宜設定し、温度分布における温度差と閾値Ｔｈを比較するものとしてもよい。また、判定部５４は、例えば、温度分布における最高温度の部位を中心とする所定領域に含まれる最低温度との差分を温度差として判定してもよい。その他に、判定部５４は、温度分布に形成した等温線の間隔に基づいて、支持体における熱変位の有無を判定してもよい。このような構成においても同様に、温度分布の温度の偏りを検知することができる。そして、支持体に局所的な温度上昇があった場合に、熱変位が生じているものと確実に判定することができる。
【００９３】
実施形態において、動作経路作成部５５は、非加工指令コードの前側または後側で制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割する構成とした。これに対して、動作経路作成部５５は、非加工指令コードとして、位置決めのＧコード（Ｇ００）の他に、例えば、工具交換コードやサブプログラムの呼び出しコード、固定サイクルの呼び出しコードなどとしてもよい。その他に、加工指令コードおよび加工の動作変数に基づいて加工時間や加工距離などを算出し、これらによって制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
【００９４】
また、実施形態では、動作経路作成部５５は、工作機械１による加工を開始する前に、複数の動作経路を作成するものとした。これに対して、例えば、加工中に温度分布に基づいて支持体の熱変位を検知し、その時点において入力されている制御データにおける加工動作を複数の動作経路に分割するものとしてもよい。これにより、同様の効果を奏するとともに、環境変化や加工による発熱に対して動的に対応することができる。
【００９５】
実施形態において、温度分布作成部５３は、コラム１０の摺動面１０ａに対応した温度分布を作成するものとした。これに対して、例えば、移動体に対して主軸基体が固定されているような機械構成の場合には、移動体の移動方向のみの温度分布を作成するのみで足りる。このような構成においても本発明の制御方法および制御装置を適用することで、同様の効果を奏する。
【００９６】
また、制御装置５０による熱変位制御について、熱変形する支持体をコラム１０とし、この支持体に支持される移動体をサドル２０として説明した。これに対して、工具３３または工作物Ｗを支持し、工作機械１の熱影響により熱変位が生じる部材であれば、本発明の熱変位制御を行う制御方法および制御装置を適用することができる。その他に、工作機械１は、３軸マシニングセンタを例に挙げて説明した。これに対して、工作機械１は、例えば、さらに回転軸（Ａ，Ｂ軸）を有する５軸マシニングセンタとしてもよい。このような構成においても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００９７】
１：工作機械、 ２：ベッド
１０：コラム（支持体）、 １０ａ：摺動面、 １１：温度センサ、 １２：レール
２０：サドル（移動体）、 ２１：レール
３０：主軸基体、 ３１：主軸頭、 ３２：回転主軸、 ３３：工具
４０：テーブル、 ４１：治具
５０：制御装置、 ５１：制御部、 ５２：温度取得部、 ５３：温度分布作成部
５４：判定部、 ５５：動作経路作成部、 ５６：動作経路変更部
５７：動作変数変更部、 ５８：加工一時停止部
Ｗ：工作物、 Ｐｔ１〜Ｐｔ６：動作経路、 Ｔｈ：閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御方法において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得工程と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成工程と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定工程と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成工程と、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更工程と、
を備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記経路変更工程は、未加工の前記動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、前記動作経路の順序を変更することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記経路変更工程は、前記温度分布における未加工の前記動作経路の温度状態に基づいて、前記動作経路の順序を変更することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記判定工程は、前記温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を前記温度差として判定することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更工程をさらに備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止工程をさらに備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項において、
前記動作経路作成工程は、前記制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、前記制御データにおける加工動作を分割し複数の前記動作経路を作成することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、
前記温度分布作成工程は、前記支持体に対する前記移動体の移動方向の温度分布を作成することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項９】
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御装置において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成手段と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定手段と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段と、
前記判定手段において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。
【請求項１】
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御方法において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得工程と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成工程と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定工程と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成工程と、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更工程と、
を備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記経路変更工程は、未加工の前記動作経路を連結した場合の連結距離に基づいて、前記動作経路の順序を変更することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記経路変更工程は、前記温度分布における未加工の前記動作経路の温度状態に基づいて、前記動作経路の順序を変更することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項において、
前記判定工程は、前記温度分布を区画した区画領域における最高温度と最低温度の差分を前記温度差として判定することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に含まれる加工の動作変数を変更する動作変数変更工程をさらに備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記判定工程において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、順序を変更された前記動作経路に基づく加工を一定時間の間だけ停止する加工一時停止工程をさらに備えることを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項において、
前記動作経路作成工程は、前記制御データに含まれる非加工指令コードに基づいて、前記制御データにおける加工動作を分割し複数の前記動作経路を作成することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、
前記温度分布作成工程は、前記支持体に対する前記移動体の移動方向の温度分布を作成することを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項９】
支持体と当該支持体に移動可能に支持される移動体とを有し、制御データに基づいて加工を行う工作機械の制御装置において、
前記支持体に複数設定された検査位置の温度を取得する温度取得手段と、
複数の前記検査位置における温度に基づいて前記支持体の温度分布を作成する温度分布作成手段と、
前記温度分布における温度差が予め設定された閾値を超えた場合に、前記支持体に熱変位が生じているものと判定する判定手段と、
前記制御データにおける加工動作を分割し複数の動作経路を作成する動作経路作成手段と、
前記判定手段において前記支持体に熱変位が生じているものと判定された場合に、未加工の前記動作経路の順序を前記温度分布に基づいて変更する経路変更手段と、
を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１６１５１９（Ｐ２０１１−１６１５１９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０３０（Ｐ２０１０−２３０３０）
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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