工作機械の熱変位補正方法および熱変位補正装置
【課題】工作機械の熱変形に対し信頼性の高い熱変位補正が可能な工作機械の熱変位補正方法および熱変位補正装置を提供すること。
【解決手段】第１熱変位推定処理は、第２熱変位推定処理よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物の加工開始から継続的に実行される（ステップＳ１〜Ｓ４）。一方、第２熱変位推定処理は、多くの情報を処理する必要があるため第１熱変位推定処理よりも処理時間が長いが、多くの情報を処理する分、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される（ステップＳ５〜Ｓ７）。これにより、第１熱変位推定処理による熱変位推定値を、第２熱変位推定処理による熱変位推定値で監視することができ、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【解決手段】第１熱変位推定処理は、第２熱変位推定処理よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物の加工開始から継続的に実行される（ステップＳ１〜Ｓ４）。一方、第２熱変位推定処理は、多くの情報を処理する必要があるため第１熱変位推定処理よりも処理時間が長いが、多くの情報を処理する分、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される（ステップＳ５〜Ｓ７）。これにより、第１熱変位推定処理による熱変位推定値を、第２熱変位推定処理による熱変位推定値で監視することができ、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における熱変位補正方法および熱変位補正装置に関する。
【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することにより工作物の加工を行っている。この工作機械において、工具による加工やモータの回転等の内的要因による発熱および設置環境の室温変動等の外的要因による熱伝達により、構造体が熱変形することがある。構造体の熱変形は、加工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。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、ニューラルネットワークの学習機能を利用して、工作機械における熱変位を高精度に補正する方法が開示されている。この方法は、工作機械の各部に配置された複数の温度測定手段の出力と、テーブル上に配置された位置測定手段の出力とから、ニューラルネットワーク理論に基づいて、各温度測定手段の出力に対応する工作機械の熱変位量を予測する教師データのテーブルを作成する。そして、工作物の加工時に、各温度測定手段の出力から、データテーブルに基づいて工作機械の熱変位量を予測する。その予測結果に基づいて工作機械の動きを補正する。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、ニューラルネットワークを用いて熱変位量を補正することにより高い加工精度を確保することができる工作機械が開示されている。この工作機械は、機械部の各要素部分に配置された温度センサからの温度情報を温度記憶手段に記憶し、また、この時の各軸の熱変位量を熱変位量記憶手段に記憶する。そして、温度記憶手段からの温度情報を入力し、熱変位量記憶手段から熱変位量を教師データとして入力し、ニューラルネットワークにて学習を行って関数を同定する。そして、実際の制御時には、関数および温度センサからの温度情報に基づいて機械部の熱変位量推論値を求め、この推論値に基づいて各軸の熱変位量の補正値を求める。この補正値に基づいて各軸の移動量を補正する。
【０００５】
また、例えば、特許文献３には、ニューラルネットワークを用いて、工作物の生産性を低下させることなく、高い精度の熱変位補正が可能な熱変位補正装置が開示されている。この熱変位補正装置は、工作機械各部の温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値を用いて工具と工作物との熱変位の補正量を演算する。教師データ記憶部から読み出した熱変位および温度情報を教師データとして学習することにより、ニューラルネットワーク定数値を調整する。そして、工作物の加工時に、各温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値に基づいて工作機械の熱変位量を演算する。その演算結果に基づいて工作機械の動きを補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８１０７号公報
【特許文献１】特開平７−７５９３７号公報
【特許文献１】特開平１１−１１４７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の各特許文献に記載のニューラルネットワークを用いた熱変位補正では、未学習の教師データに対しては、数学的に熱変位補正の精度の保証が得られない。また、学習のノウハウが必要であり、過学習や局所解等により安定した学習結果が常に得られるとは限らない。また、熱変位箇所の寸法や物性値等の物理設計情報が何も盛り込まれておらず、あくまで測定データに対する数字合わせに過ぎないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械の熱変形に対し信頼性の高い熱変位補正が可能な工作機械の熱変位補正方法および熱変位補正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】
【０００９】
（工作機械の熱変位補正方法）
（請求項１）本発明の工作機械の熱変位補正方法は、工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、を備える。
【００１０】
（請求項２）また、前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析であるとよい。
【００１１】
（工作機械の熱変位補正装置）
（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置は、少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１）本発明によると、第１熱変位推定処理は、第２熱変位推定処理よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物の加工開始から継続的に実行される。一方、第２熱変位推定処理は、多くの情報を処理する必要があるため第１熱変位推定処理よりも処理時間が長いが、多くの情報を処理する分、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。これにより、第１熱変位推定処理による熱変位推定値を、第２熱変位推定処理による熱変位推定値で監視することができ、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【００１３】
（請求項２）第１熱変位推定処理として、人工知能もしくは統計処理を行うことにより、リアルタイムに熱変位推定値を得ることができる。また、第２熱変位推定処理として、物理構造解析を行うことにより、信頼性の高い熱変位推定値を得ることができる。
【００１４】
（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置によれば、上述した工作機械の熱変位補正方法における効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の工作機械の概略構成および熱変位補正装置を示す図である。
【図３】図２の熱変位補正装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第１および第２熱変位推定値と閾値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１．工作機械の機械構成）
工作機械１の一例として、横型マシニングセンタを例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。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）および鉛直方向の回転軸（Ｂ軸）を有する工作機械である。
【００１７】
図１および図２に示すように、工作機械１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、ターンテーブル６０と、複数の温度センサ７０と、制御装置８０と、熱変位補正装置９０とから構成される。
【００１８】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状派矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。
【００１９】
さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。
【００２０】
コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。
【００２１】
さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。
【００２２】
コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。
【００２３】
回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、工具４２を支持している。工具４２は、回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。なお、工具４２としては、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップ等である。
【００２４】
テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。テーブル５０の上面には、ターンテーブル６０が鉛直方向のＢ軸回りで回転可能に支持されている。
ターンテーブル６０は、ベッド１０内に収容されたＢ軸モータ６１により回転可能に設けられ、工作物Ｗを磁気吸着等により固定している。
【００２５】
温度センサ７０は、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位に取付けられている。この温度センサ７０としては、例えば、熱電対やサーミスタが用いられる。
【００２６】
制御装置８０は、主軸モータ４１を制御して、工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、およびＢ軸モータ６１を制御して、工作物Ｗと工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向およびＢ軸回りに相対移動することにより、工作物Ｗの加工を行う。また、制御装置８０は、工作機械１の熱変位補正を行う熱変位補正装置９０を備えている。ただし、熱変位補正装置９０は、制御装置８０の内部に備えるものに限られず、外部装置として適用することもできる。
【００２７】
（２．熱変位補正の説明）
次に、熱変位補正装置９０による熱変位の補正について説明する。熱変位補正装置９０による熱変位補正は、工作物Ｗの加工中に行うもので、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、工作機械１の熱変位の推定が可能な異なる２種類の熱変位推定処理が用いられる。２種類の熱変位推定処理は、処理時間が比較的短時間の熱変位推定処理（第１熱変位推定処理）と、処理時間が比較的長時間の熱変位推定処理（第２熱変位推定処理）である。
【００２８】
第１熱変位推定処理としては、人工知能もしくは統計処理があり、第２熱変位推定処理としては、物理構造解析がある。人工知能としては、例えば、ニューラルネットワーク、ファジィ推論、遺伝的アルゴリズム等のパターン認識があり、統計処理としては、例えば、重回帰、応答曲面法、クラスター分析等の統計処理がある。物理構造解析としては、例えば、有限要素法、境界要素法等がある。
【００２９】
人工知能もしくは統計処理は、物理構造解析よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物Ｗの加工開始から継続的に実行される。一方、多くの情報を処理する必要があるため、人工知能もしくは統計処理よりも処理時間が長い物理構造解析は、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。そして、人工知能もしくは統計処理による熱変位推定値を、物理構造解析による熱変位推定値で監視することにより、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
（３．熱変位補正装置の構成）
次に、熱変位補正装置９０について、図２を参照して説明する。熱変位補正装置９０は、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７とを備えて構成される。ここで、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７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。
【００３１】
第１熱変位推定処理実行部９１は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第１熱変位推定処理、例えば、ニューラルネットワークによる熱変位推定処理を工作物Ｗの加工開始から連続的に実行する。
第２熱変位推定処理実行部９２は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第２熱変位推定処理、例えば、有限要素法による熱変位推定処理を工作物の加工開始Ｗから所定時間ごとに実行する。
【００３２】
閾値記憶部９３には、工作機械１の熱変位量の許容範囲である閾値が記憶されている。この閾値は、第１熱変位推定処理実行部９１で得られる第１熱変位推定値と第２熱変位推定処理実行部９２で得られる第２熱変位推定値との差の許容範囲である。この閾値は、図４に示すように、第２熱変位推定処理の実行時点ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ごとに設定されている。
熱変位推定値比較部９４は、第１熱変位推定処理実行部９１にて得られる第１熱変位推定値と、第２熱変位推定処理実行部９２にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、閾値記憶部９３に記憶されている閾値と比較する。
【００３３】
補正値演算部９５は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲内のとき、第１熱変位推定値に基づいて、加工指令位置に対する補正値を求める。
補正部９６は、補正値演算部９５にて得られる補正値により加工指令位置を補正する。
加工停止部９７は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲外のとき、工作物Ｗの加工を停止する。
【００３４】
（４．熱変位補正装置による処理）
次に、熱変位補正装置９０による処理について、図３を参照して説明する。この熱変位補正装置９０による処理は、加工中において実行可能である。
【００３５】
図３に示すように、工作物Ｗの加工が開始されたら（ステップＳ１）、連続的に温度センサ７０および図略の変位センサから、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位の温度情報および変位情報を入力する（ステップＳ２）。そして、第１熱変位推定処理としてニューラルネットワークによる熱変位推定処理を実行し（ステップＳ３）、得られた第１熱変位推定値を記憶する（ステップＳ４）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。
【００３６】
上述の工作機械１の所定部位のニューラルネットワークの重み係数の初期値を設定する。そして、入力した温度情報と設定したニューラルネットワークの重み係数の初期値とから熱変位量を演算する。そして、入力した変位情報を教師データとして演算結果と比較し、推論誤差を算出する。推論誤差が大きい場合には、その誤差に対する重み係数の偏微分を求め、新たな重み係数を算出する。
【００３７】
そして、推論誤差が十分に小さくなるまで上述の演算を繰り返す。推論誤差が十分に小さくなると、熱変位量を推論できたことになり収束する。そして、その時の重み係数をニューラルネットワークの重み係数として再設定する。以上により、第１熱変位推定処理が完了する。
【００３８】
そして、予め設定されている第２熱変位推定処理を実行する所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ５）、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、所定時間が経過した場合には、第２熱変位推定処理として有限要素法による熱変位推定処理を実行し（ステップＳ６）、得られた第２熱変位推定値を記憶する（ステップＳ７）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。
【００３９】
工作機械１全体の３次元モデルデータや熱変形解析用の条件データを設定する。この３次元モデルデータは、例えば、３次元ＣＡＤシステムを用いて作成された工作機械１全体の３次元形状データを微小要素に分割し、これを解析に必要なモデルデータとして変換したものである。また、条件データは、工作機械１を構成する材料固有の熱伝達率、線膨張係数、ヤング率、ポアソン比や比重等からなる物性値の他、材料と雰囲気との間の熱伝達率等である。
【００４０】
そして、入力した温度情報と設定した３次元モデルデータおよび条件データとに基づいて、各微小要素ごとの温度分布を算出する。そして、算出した温度分布を基に各微小要素の熱変位量を算出し、さらに上述の工作機械１の所定部位の熱変位量を算出する。以上により、第２熱変位推定処理が完了する。
【００４１】
そして、第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差を求め（ステップＳ７）、求めた差が閾値の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、求めた差が閾値の範囲内（例えば、図４に示す時点ｔ１，ｔ２での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ１，Ｄ２）である場合には、第１熱変位推定値に基づいて、回転主軸４０の先端の指令位置に対する補正値を演算する（ステップＳ９）。
【００４２】
そして、演算した補正値により回転主軸４０の先端の指令位置を補正する（ステップＳ１０）。つまり、補正値により制御装置８０が出力する指令位置を補正指令位置に補正する。そして、熱変位補正をさらに実行するか否かを判定し（ステップＳ１１）、熱変位補正をさらに実行する場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返し、熱変位補正を実行しない場合には熱変位補正プログラムを終了する。
【００４３】
一方、ステップＳ８において、求めた差が閾値の範囲外（例えば、図４に示す時点ｔ３での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ３）である場合には、工作物Ｗの加工を停止させ、熱変位補正プログラムを終了する。これにより、工作物Ｗが不良となることを防止することができる。このときは、ニューラルネットワークの重み係数を再設定した後に加工を再開する。
【００４４】
（５．変形態様）
なお、上述した実施形態では、熱変位補正方法は、異なる２種類の熱変位推定処理を用いたが、３種類以上の熱変位推定処理を用いてもよく、さらに熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１：工作機械
１０：ベッド、 １１ａ，１１ｂ：Ｘ軸ガイドレール、 １１ｃ：Ｘ軸モータ
１２ａ，１２ｂ：Ｚ軸ガイドレール、 １２ｃ：Ｚ軸モータ
２０：コラム、 ２１ａ，２１ｂ：Ｘ軸ガイド溝、 ２２ａ，２２ｂ：ボールガイド
２３ａ，２３ｂ：Ｙ軸ガイドレール、 ２３ｃ：Ｙ軸モータ
３０：サドル、 ３１ａ，３１ｂ：Ｙ軸ガイド溝
４０：回転主軸、 ４１：主軸モータ、 ４２：工具
５０：テーブル
６０：ターンテーブル、 ６１：Ｂ軸モータ
７０：温度センサ
８０：制御装置
９０：熱変位補正装置、 ９１：第１熱変位推定処理実行部
９２：第２熱変位推定処理実行部、 ９３：閾値記憶部、 ９４：熱変位推定値比較部
９５：補正値演算部、 ９６：補正部、９７：加工停止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械における熱変位補正方法および熱変位補正装置に関する。
【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することにより工作物の加工を行っている。この工作機械において、工具による加工やモータの回転等の内的要因による発熱および設置環境の室温変動等の外的要因による熱伝達により、構造体が熱変形することがある。構造体の熱変形は、加工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。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、ニューラルネットワークの学習機能を利用して、工作機械における熱変位を高精度に補正する方法が開示されている。この方法は、工作機械の各部に配置された複数の温度測定手段の出力と、テーブル上に配置された位置測定手段の出力とから、ニューラルネットワーク理論に基づいて、各温度測定手段の出力に対応する工作機械の熱変位量を予測する教師データのテーブルを作成する。そして、工作物の加工時に、各温度測定手段の出力から、データテーブルに基づいて工作機械の熱変位量を予測する。その予測結果に基づいて工作機械の動きを補正する。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、ニューラルネットワークを用いて熱変位量を補正することにより高い加工精度を確保することができる工作機械が開示されている。この工作機械は、機械部の各要素部分に配置された温度センサからの温度情報を温度記憶手段に記憶し、また、この時の各軸の熱変位量を熱変位量記憶手段に記憶する。そして、温度記憶手段からの温度情報を入力し、熱変位量記憶手段から熱変位量を教師データとして入力し、ニューラルネットワークにて学習を行って関数を同定する。そして、実際の制御時には、関数および温度センサからの温度情報に基づいて機械部の熱変位量推論値を求め、この推論値に基づいて各軸の熱変位量の補正値を求める。この補正値に基づいて各軸の移動量を補正する。
【０００５】
また、例えば、特許文献３には、ニューラルネットワークを用いて、工作物の生産性を低下させることなく、高い精度の熱変位補正が可能な熱変位補正装置が開示されている。この熱変位補正装置は、工作機械各部の温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値を用いて工具と工作物との熱変位の補正量を演算する。教師データ記憶部から読み出した熱変位および温度情報を教師データとして学習することにより、ニューラルネットワーク定数値を調整する。そして、工作物の加工時に、各温度センサから温度情報を受け、ニューラルネットワーク定数値に基づいて工作機械の熱変位量を演算する。その演算結果に基づいて工作機械の動きを補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−８１０７号公報
【特許文献１】特開平７−７５９３７号公報
【特許文献１】特開平１１−１１４７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の各特許文献に記載のニューラルネットワークを用いた熱変位補正では、未学習の教師データに対しては、数学的に熱変位補正の精度の保証が得られない。また、学習のノウハウが必要であり、過学習や局所解等により安定した学習結果が常に得られるとは限らない。また、熱変位箇所の寸法や物性値等の物理設計情報が何も盛り込まれておらず、あくまで測定データに対する数字合わせに過ぎないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械の熱変形に対し信頼性の高い熱変位補正が可能な工作機械の熱変位補正方法および熱変位補正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】
【０００９】
（工作機械の熱変位補正方法）
（請求項１）本発明の工作機械の熱変位補正方法は、工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、を備える。
【００１０】
（請求項２）また、前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析であるとよい。
【００１１】
（工作機械の熱変位補正装置）
（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置は、少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１）本発明によると、第１熱変位推定処理は、第２熱変位推定処理よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物の加工開始から継続的に実行される。一方、第２熱変位推定処理は、多くの情報を処理する必要があるため第１熱変位推定処理よりも処理時間が長いが、多くの情報を処理する分、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。これにより、第１熱変位推定処理による熱変位推定値を、第２熱変位推定処理による熱変位推定値で監視することができ、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【００１３】
（請求項２）第１熱変位推定処理として、人工知能もしくは統計処理を行うことにより、リアルタイムに熱変位推定値を得ることができる。また、第２熱変位推定処理として、物理構造解析を行うことにより、信頼性の高い熱変位推定値を得ることができる。
【００１４】
（請求項３）本発明の工作機械の熱変位補正装置によれば、上述した工作機械の熱変位補正方法における効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の工作機械の概略構成および熱変位補正装置を示す図である。
【図３】図２の熱変位補正装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第１および第２熱変位推定値と閾値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（１．工作機械の機械構成）
工作機械１の一例として、横型マシニングセンタを例に挙げ、図１および図２を参照して説明する。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）および鉛直方向の回転軸（Ｂ軸）を有する工作機械である。
【００１７】
図１および図２に示すように、工作機械１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、ターンテーブル６０と、複数の温度センサ７０と、制御装置８０と、熱変位補正装置９０とから構成される。
【００１８】
ベッド１０は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド１０の形状派矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、コラム２０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、Ｘ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが配置されている。
【００１９】
さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂがＸ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが配置されている。
【００２０】
コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂがＸ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。
【００２１】
さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、サドル３０が摺動可能な一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂがＹ軸方向（鉛直方向）に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための、図略のＹ軸ボールねじが配置され、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが配置されている。
【００２２】
コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂがＹ軸方向に延びるように、且つ、相互に平行に形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なように、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。
【００２３】
回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１により回転可能に設けられ、工具４２を支持している。工具４２は、回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転する。また、工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。なお、工具４２としては、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップ等である。
【００２４】
テーブル５０は、ベッド１０に対してＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。テーブル５０の上面には、ターンテーブル６０が鉛直方向のＢ軸回りで回転可能に支持されている。
ターンテーブル６０は、ベッド１０内に収容されたＢ軸モータ６１により回転可能に設けられ、工作物Ｗを磁気吸着等により固定している。
【００２５】
温度センサ７０は、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位に取付けられている。この温度センサ７０としては、例えば、熱電対やサーミスタが用いられる。
【００２６】
制御装置８０は、主軸モータ４１を制御して、工具４２を回転させ、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、およびＢ軸モータ６１を制御して、工作物Ｗと工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向およびＢ軸回りに相対移動することにより、工作物Ｗの加工を行う。また、制御装置８０は、工作機械１の熱変位補正を行う熱変位補正装置９０を備えている。ただし、熱変位補正装置９０は、制御装置８０の内部に備えるものに限られず、外部装置として適用することもできる。
【００２７】
（２．熱変位補正の説明）
次に、熱変位補正装置９０による熱変位の補正について説明する。熱変位補正装置９０による熱変位補正は、工作物Ｗの加工中に行うもので、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、工作機械１の熱変位の推定が可能な異なる２種類の熱変位推定処理が用いられる。２種類の熱変位推定処理は、処理時間が比較的短時間の熱変位推定処理（第１熱変位推定処理）と、処理時間が比較的長時間の熱変位推定処理（第２熱変位推定処理）である。
【００２８】
第１熱変位推定処理としては、人工知能もしくは統計処理があり、第２熱変位推定処理としては、物理構造解析がある。人工知能としては、例えば、ニューラルネットワーク、ファジィ推論、遺伝的アルゴリズム等のパターン認識があり、統計処理としては、例えば、重回帰、応答曲面法、クラスター分析等の統計処理がある。物理構造解析としては、例えば、有限要素法、境界要素法等がある。
【００２９】
人工知能もしくは統計処理は、物理構造解析よりも処理時間が短く、熱変位推定値にリアルタイム性があるため、工作物Ｗの加工開始から継続的に実行される。一方、多くの情報を処理する必要があるため、人工知能もしくは統計処理よりも処理時間が長い物理構造解析は、熱変位推定値に信頼性があるため、工作物Ｗの加工開始から定期的に実行される。そして、人工知能もしくは統計処理による熱変位推定値を、物理構造解析による熱変位推定値で監視することにより、相互補完して熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３０】
（３．熱変位補正装置の構成）
次に、熱変位補正装置９０について、図２を参照して説明する。熱変位補正装置９０は、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７とを備えて構成される。ここで、第１熱変位推定処理実行部９１と、第２熱変位推定処理実行部９２と、閾値記憶部９３と、熱変位推定値比較部９４と、補正値演算部９５と、補正部９６と、加工停止部９７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。
【００３１】
第１熱変位推定処理実行部９１は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第１熱変位推定処理、例えば、ニューラルネットワークによる熱変位推定処理を工作物Ｗの加工開始から連続的に実行する。
第２熱変位推定処理実行部９２は、温度センサ７０からの温度情報に基づいて、第２熱変位推定処理、例えば、有限要素法による熱変位推定処理を工作物の加工開始Ｗから所定時間ごとに実行する。
【００３２】
閾値記憶部９３には、工作機械１の熱変位量の許容範囲である閾値が記憶されている。この閾値は、第１熱変位推定処理実行部９１で得られる第１熱変位推定値と第２熱変位推定処理実行部９２で得られる第２熱変位推定値との差の許容範囲である。この閾値は、図４に示すように、第２熱変位推定処理の実行時点ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ごとに設定されている。
熱変位推定値比較部９４は、第１熱変位推定処理実行部９１にて得られる第１熱変位推定値と、第２熱変位推定処理実行部９２にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、閾値記憶部９３に記憶されている閾値と比較する。
【００３３】
補正値演算部９５は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲内のとき、第１熱変位推定値に基づいて、加工指令位置に対する補正値を求める。
補正部９６は、補正値演算部９５にて得られる補正値により加工指令位置を補正する。
加工停止部９７は、熱変位推定値比較部９４にて得られる熱変位推定値の差が閾値の範囲外のとき、工作物Ｗの加工を停止する。
【００３４】
（４．熱変位補正装置による処理）
次に、熱変位補正装置９０による処理について、図３を参照して説明する。この熱変位補正装置９０による処理は、加工中において実行可能である。
【００３５】
図３に示すように、工作物Ｗの加工が開始されたら（ステップＳ１）、連続的に温度センサ７０および図略の変位センサから、工作機械１の所定部位、すなわちベッド１０、コラム２０、サドル３０、回転主軸４０、テーブル５０およびターンテーブル６０の任意の部位の温度情報および変位情報を入力する（ステップＳ２）。そして、第１熱変位推定処理としてニューラルネットワークによる熱変位推定処理を実行し（ステップＳ３）、得られた第１熱変位推定値を記憶する（ステップＳ４）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。
【００３６】
上述の工作機械１の所定部位のニューラルネットワークの重み係数の初期値を設定する。そして、入力した温度情報と設定したニューラルネットワークの重み係数の初期値とから熱変位量を演算する。そして、入力した変位情報を教師データとして演算結果と比較し、推論誤差を算出する。推論誤差が大きい場合には、その誤差に対する重み係数の偏微分を求め、新たな重み係数を算出する。
【００３７】
そして、推論誤差が十分に小さくなるまで上述の演算を繰り返す。推論誤差が十分に小さくなると、熱変位量を推論できたことになり収束する。そして、その時の重み係数をニューラルネットワークの重み係数として再設定する。以上により、第１熱変位推定処理が完了する。
【００３８】
そして、予め設定されている第２熱変位推定処理を実行する所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ５）、所定時間が経過していない場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返す。一方、所定時間が経過した場合には、第２熱変位推定処理として有限要素法による熱変位推定処理を実行し（ステップＳ６）、得られた第２熱変位推定値を記憶する（ステップＳ７）。この処理は、既知の技術によるものであり、以下に概略を説明する。
【００３９】
工作機械１全体の３次元モデルデータや熱変形解析用の条件データを設定する。この３次元モデルデータは、例えば、３次元ＣＡＤシステムを用いて作成された工作機械１全体の３次元形状データを微小要素に分割し、これを解析に必要なモデルデータとして変換したものである。また、条件データは、工作機械１を構成する材料固有の熱伝達率、線膨張係数、ヤング率、ポアソン比や比重等からなる物性値の他、材料と雰囲気との間の熱伝達率等である。
【００４０】
そして、入力した温度情報と設定した３次元モデルデータおよび条件データとに基づいて、各微小要素ごとの温度分布を算出する。そして、算出した温度分布を基に各微小要素の熱変位量を算出し、さらに上述の工作機械１の所定部位の熱変位量を算出する。以上により、第２熱変位推定処理が完了する。
【００４１】
そして、第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差を求め（ステップＳ７）、求めた差が閾値の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８）。そして、求めた差が閾値の範囲内（例えば、図４に示す時点ｔ１，ｔ２での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ１，Ｄ２）である場合には、第１熱変位推定値に基づいて、回転主軸４０の先端の指令位置に対する補正値を演算する（ステップＳ９）。
【００４２】
そして、演算した補正値により回転主軸４０の先端の指令位置を補正する（ステップＳ１０）。つまり、補正値により制御装置８０が出力する指令位置を補正指令位置に補正する。そして、熱変位補正をさらに実行するか否かを判定し（ステップＳ１１）、熱変位補正をさらに実行する場合には、ステップＳ２に戻って上述の処理を繰り返し、熱変位補正を実行しない場合には熱変位補正プログラムを終了する。
【００４３】
一方、ステップＳ８において、求めた差が閾値の範囲外（例えば、図４に示す時点ｔ３での第１熱変位推定値と第２熱変位推定値との差Ｄ３）である場合には、工作物Ｗの加工を停止させ、熱変位補正プログラムを終了する。これにより、工作物Ｗが不良となることを防止することができる。このときは、ニューラルネットワークの重み係数を再設定した後に加工を再開する。
【００４４】
（５．変形態様）
なお、上述した実施形態では、熱変位補正方法は、異なる２種類の熱変位推定処理を用いたが、３種類以上の熱変位推定処理を用いてもよく、さらに熱変位推定値の信頼性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
１：工作機械
１０：ベッド、 １１ａ，１１ｂ：Ｘ軸ガイドレール、 １１ｃ：Ｘ軸モータ
１２ａ，１２ｂ：Ｚ軸ガイドレール、 １２ｃ：Ｚ軸モータ
２０：コラム、 ２１ａ，２１ｂ：Ｘ軸ガイド溝、 ２２ａ，２２ｂ：ボールガイド
２３ａ，２３ｂ：Ｙ軸ガイドレール、 ２３ｃ：Ｙ軸モータ
３０：サドル、 ３１ａ，３１ｂ：Ｙ軸ガイド溝
４０：回転主軸、 ４１：主軸モータ、 ４２：工具
５０：テーブル
６０：ターンテーブル、 ６１：Ｂ軸モータ
７０：温度センサ
８０：制御装置
９０：熱変位補正装置、 ９１：第１熱変位推定処理実行部
９２：第２熱変位推定処理実行部、 ９３：閾値記憶部、 ９４：熱変位推定値比較部
９５：補正値演算部、 ９６：補正部、９７：加工停止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、
前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、
を備える工作機械の熱変位補正方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析である工作機械の熱変位補正方法。
【請求項３】
少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、
前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、
前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、
前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、
前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、
を備える工作機械の熱変位補正装置。
【請求項１】
工作機械の所定部位に配置された温度センサからの温度情報に基づいて、前記工作機械の熱変位の推定が可能な少なくとも異なる２種類の熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する前記工作機械の熱変位を補正する方法であって、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行工程と、
前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行工程と、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行工程にて得られる第２熱変位推定値との差を、予め記憶している前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値と比較する熱変位推定値比較工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算工程と、
前記補正値演算工程にて得られる前記補正値により前記指令位置を補正する補正工程と、
前記熱変位推定値比較工程にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記工作物の加工を停止する加工停止工程と、
を備える工作機械の熱変位補正方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、人工知能もしくは統計処理であり、前記第２熱変位推定処理実行工程にて実行される熱変位推定処理は、物理構造解析である工作機械の熱変位補正方法。
【請求項３】
少なくとも異なる２種類の熱変位の推定が可能な熱変位推定処理を用いて、工作物の加工中に発生する工作機械の熱変位を補正する装置であって、
前記工作機械の所定部位に配置された温度センサと、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が短時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から連続的に実行する第１熱変位推定処理実行手段と、
前記温度センサからの温度情報に基づいて、前記２種類の熱変位推定処理のうち、処理時間が長時間の熱変位推定処理を前記工作物の加工開始から所定時間ごとに実行する第２熱変位推定処理実行手段と、
前記工作機械の熱変位の許容範囲である閾値を記憶する閾値記憶手段と、
前記第１熱変位推定処理実行手段にて得られる第１熱変位推定値と、前記第２熱変位推定処理実行手段にて得られる第２熱変位推定値との差を求め、前記閾値記憶手段に記憶されている前記閾値と比較する熱変位推定値比較手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲内のとき、前記第１熱変位推定値に基づいて、ＮＣプログラムによる前記工作機械の移動体の指令位置に対する補正値を求める補正値演算手段と、
前記補正値演算手段にて得られる前記前記補正値により前記指令位置を補正する補正手段と、
前記熱変位推定値比較手段にて得られる熱変位推定値の差が前記閾値の範囲外のとき、前記加工を停止する加工停止手段と、
を備える工作機械の熱変位補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２４０１３７（Ｐ２０１２−２４０１３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０５３８（Ｐ２０１１−１１０５３８）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【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２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【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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