機(jī)床的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種機(jī)床的控制裝置，特別設(shè)及根據(jù)在熱位移飽和的時(shí)刻的熱位移狀 態(tài)進(jìn)行高效的預(yù)熱運(yùn)行控制的機(jī)床的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在機(jī)床中，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給絲杠和主軸，因此，由于電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、軸承的旋 轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱、進(jìn)給絲杠的滾珠絲杠和滾珠螺母的接觸部的摩擦熱，主軸和進(jìn)給絲杠膨 脹，機(jī)械位置發(fā)生變化。目P，應(yīng)該定位的工件和工具的相對(duì)位置關(guān)系會(huì)產(chǎn)生偏差。由該熱造 成的機(jī)械位置的變化在進(jìn)行高精度的加工時(shí)成為問(wèn)題。
[0003] 為了去除由于熱造成的機(jī)械位置的位移，使用根據(jù)由位移傳感器或溫度傳感器測(cè) 量出的檢測(cè)位移或檢測(cè)溫度來(lái)修正指令位置的技術(shù)（熱位移修正）、對(duì)進(jìn)給絲杠賦予初始 張力而不受熱造成的膨脹的影響的方法、在工件加工前運(yùn)行設(shè)備使精度穩(wěn)定的預(yù)熱運(yùn)行。
[0004] 在預(yù)熱運(yùn)行中，使主軸W用于實(shí)際的工件加工的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，或不安裝工件而重復(fù) 運(yùn)行加工程序的空運(yùn)行。通過(guò)進(jìn)行空運(yùn)行直到機(jī)床的熱位移穩(wěn)定為止而能夠使加工精度穩(wěn) 定，不過(guò)空運(yùn)行的內(nèi)容和時(shí)間是基于熟練操作者的經(jīng)驗(yàn)和直覺，有可能產(chǎn)生無(wú)用的預(yù)熱運(yùn) 行時(shí)間。因此，例如在日本特開平07-124846號(hào)公報(bào)、日本特開2004-261934號(hào)公報(bào)、日本 特開平08-215981號(hào)公報(bào)中提出了判斷預(yù)熱運(yùn)行的結(jié)束定時(shí)的方法、高效地進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)行 的方法。 陽(yáng)0化]日本特開平07-124846號(hào)公報(bào)中記載的機(jī)床，在早晨的最先的動(dòng)作中與通常相 比，液壓傳動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)要差，著眼于在預(yù)熱運(yùn)行中對(duì)各種異常檢測(cè)的吸引，在預(yù)熱運(yùn)行模式 選擇時(shí)，增大液壓伺服系統(tǒng)的位置容許值、位置到達(dá)時(shí)間的設(shè)定值，省略忽略工件檢測(cè)開關(guān) 的檢測(cè)信號(hào)等預(yù)定的動(dòng)作，從而不產(chǎn)生無(wú)用的動(dòng)作停止，能夠順利地進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)行。
[0006] 不過(guò)，上述技術(shù)通過(guò)消除無(wú)用的動(dòng)作停止而縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間，但進(jìn)行空運(yùn)行的 加工程序用于實(shí)際的加工，作為預(yù)熱運(yùn)行，大多例如是加工中進(jìn)行指示的暫停、低速的加工 動(dòng)作、工具交換動(dòng)作等無(wú)用的動(dòng)作，相應(yīng)地要花費(fèi)額外的時(shí)間。
[0007] 日本特開2004-261934號(hào)公報(bào)所記載的機(jī)床在主軸的預(yù)熱運(yùn)行中檢測(cè)工具的刀 尖位置，如果該工具刀尖位置的變化被收納到預(yù)先設(shè)定的容許范圍內(nèi)，則判斷為不需要預(yù) 熱運(yùn)行，由此不進(jìn)行無(wú)用的預(yù)熱運(yùn)行地進(jìn)行控制，能夠縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間。
[0008] 雖然在上述技術(shù)中能夠判斷結(jié)束預(yù)熱運(yùn)行的定時(shí)，但預(yù)熱運(yùn)行的效率自身不變， 所W預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間的縮短有極限。另外，預(yù)熱運(yùn)行的對(duì)象限于主軸，沒(méi)有說(shuō)明滾珠絲杠的預(yù) 熱運(yùn)行。
[0009] 日本特開平08-215981號(hào)公報(bào)所記載的機(jī)床預(yù)先使主軸W用于實(shí)際加工的轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)，測(cè)量在熱位移飽和的時(shí)刻的熱位移量，在實(shí)際的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作中，使主軸W轉(zhuǎn)速更高 的預(yù)備加熱轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，直到達(dá)到與該測(cè)量值相同的熱位移量為止，之后返回用于實(shí)際加工 的轉(zhuǎn)速，W發(fā)生的熱位移量修正相對(duì)位置后開始加工，由此能夠得到與等到熱位移穩(wěn)定為 止開始加工的情況相同程度的高加工精度，能夠縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間。
[0010] 但是，上述技術(shù)通過(guò)比較熱位移飽和狀態(tài)下的熱位移量和當(dāng)前的熱位移量來(lái)判斷 結(jié)束預(yù)熱運(yùn)行的定時(shí)，不過(guò)主軸的熱位移量也包括主軸安裝臺(tái)或柱的變形，所述熱位移不 單純地增加而進(jìn)行復(fù)雜的變化，因此會(huì)弄錯(cuò)結(jié)束預(yù)熱運(yùn)行的定時(shí)。另外，上述文獻(xiàn)只描述了 W-定的預(yù)備加熱轉(zhuǎn)速進(jìn)行預(yù)熱運(yùn)行的情況，沒(méi)有描述考慮了主軸的加減速等高效的預(yù)熱 運(yùn)行，并且預(yù)熱運(yùn)行的對(duì)象限于主軸，沒(méi)有描述滾珠絲杠的預(yù)熱運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此，本發(fā)明的目的為提供一種機(jī)床的控制裝置，通過(guò)進(jìn)行省去了無(wú)用的動(dòng)作的 預(yù)熱運(yùn)行，能夠縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間。
[0012] 本發(fā)明的機(jī)床的控制裝置根據(jù)加工程序驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)主軸和進(jìn)給絲杠，具 備：存儲(chǔ)部，其將預(yù)先根據(jù)上述加工程序使上述機(jī)床動(dòng)作時(shí)的上述機(jī)床的熱位移在飽和狀 態(tài)下的熱位移狀態(tài)存儲(chǔ)為目標(biāo)熱位移狀態(tài)；預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作決定部，其決定電動(dòng)機(jī)的預(yù)熱運(yùn) 行動(dòng)作模式，使得接近上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)；熱位移狀態(tài)計(jì)算部，其計(jì)算上述機(jī)床的熱位 移狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部，其根據(jù)通過(guò)上述預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作決定部決定的上述預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模 式來(lái)驅(qū)動(dòng)上述電動(dòng)機(jī)；W及電動(dòng)機(jī)停止部，其通過(guò)上述熱位移狀態(tài)計(jì)算部針對(duì)每個(gè)預(yù)定的 周期計(jì)算上述機(jī)床的熱位移狀態(tài)，將該計(jì)算出的熱位移狀態(tài)與上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)進(jìn)行比 較，當(dāng)上述計(jì)算出的熱位移狀態(tài)與上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)之間的差在預(yù)定的闊值W內(nèi)時(shí)，停 止上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部。
[0013] 上述熱位移狀態(tài)計(jì)算部具備：溫度分布推定部，其將主軸部捕捉為分割為多個(gè)區(qū) 間的模型，推定運(yùn)些區(qū)間的各區(qū)間溫度；和主軸熱位移量推定部，其根據(jù)上述溫度分布推定 部來(lái)推定熱位移量。并且，上述預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作決定部根據(jù)上述溫度分布推定部的推定值來(lái) 決定驅(qū)動(dòng)主軸的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模式，上述電動(dòng)機(jī)停止部在通過(guò)上述溫度分布推定部計(jì)算出 的溫度與上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)下的溫度之間的差在預(yù)定的闊值W內(nèi)的情況下，停止上述電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部。
[0014] 上述熱位移狀態(tài)計(jì)算部具備：發(fā)熱場(chǎng)所推定部，其將進(jìn)給絲杠分割為多個(gè)區(qū)間，推 定各區(qū)間的熱位移量；和進(jìn)給絲杠熱位移量推定部，其通過(guò)相加上述熱位移量來(lái)推定進(jìn)給 絲杠整體的熱位移量。并且，上述預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作決定部根據(jù)上述發(fā)熱場(chǎng)所推定部的推定值 來(lái)決定驅(qū)動(dòng)進(jìn)給絲杠的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模式，上述電動(dòng)機(jī)停止部在通過(guò)上述進(jìn)給絲杠熱位移 量推定部計(jì)算出的進(jìn)給絲杠的熱位移量與上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)下的進(jìn)給絲杠的熱位移量 之間的差在預(yù)定的闊值W內(nèi)的情況下，停止上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部。
[0015] 上述控制裝置在停止了上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部后也通過(guò)上述熱位移狀態(tài)計(jì)算部計(jì)算 熱位移量，當(dāng)計(jì)算出的熱位移狀態(tài)與上述目標(biāo)熱位移狀態(tài)不一致時(shí)，能夠重新開始由上述 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。
[0016] 在運(yùn)樣構(gòu)成的本發(fā)明中，為了與在熱位移飽和時(shí)刻的熱位移狀態(tài)一致而驅(qū)動(dòng)進(jìn)給 絲杠和主軸，由此進(jìn)行省去了無(wú)用的動(dòng)作的預(yù)熱運(yùn)行，能夠縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間。為了針對(duì)主 軸W實(shí)際的工件加工W上的轉(zhuǎn)速斷續(xù)地進(jìn)行加減速，針對(duì)進(jìn)給絲杠部分地進(jìn)行加熱，通過(guò) 在一定區(qū)間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)而能夠進(jìn)行高效的預(yù)熱運(yùn)行。
[0017] 另外，通過(guò)比較熱位移飽和時(shí)刻的熱位移狀態(tài)和當(dāng)前的熱位移狀態(tài)來(lái)判斷結(jié)束預(yù) 熱運(yùn)行的定時(shí)，能夠消除無(wú)用的預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)而能夠縮短預(yù)熱運(yùn)行時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 參照【附圖說(shuō)明】W下的實(shí)施方式，明確本發(fā)明的上述W及其他的目的和特征。
[0019] 圖1是表示本發(fā)明的機(jī)床的控制裝置的框圖。
[0020] 圖2是表示主軸的二維模型的圖。
[0021] 圖3是表示主軸上的熱量移動(dòng)的示意圖。
[0022] 圖4是表示進(jìn)給絲杠的一維模型的圖。
[0023] 圖5是表示進(jìn)給絲杠上的熱量移動(dòng)的示意圖。
[0024] 圖6A和圖6B是表示通過(guò)圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作的處理步驟的 流程圖。
[0025] 圖7是表示由圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的主軸的預(yù)熱運(yùn)行程序的例子的圖。
[00%]圖8是由圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的、決定主軸的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模式的處理的流 程圖。
[0027] 圖9是表示由圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的進(jìn)給絲杠的預(yù)熱運(yùn)行程序的例子的圖。
[0028] 圖10是由圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的、決定進(jìn)給絲杠的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模式的處理 的流程圖。
[0029] 圖11是說(shuō)明由圖1的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的、進(jìn)給絲杠的預(yù)熱運(yùn)行動(dòng)作模式的折返 地點(diǎn)的計(jì)算方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 使用圖1的數(shù)值控制裝置的框圖說(shuō)明本發(fā)明的機(jī)床的控制裝置。
[0031] 控制機(jī)床的數(shù)值控制裝置10構(gòu)成后述的機(jī)床的熱位移修正裝置。數(shù)值控制裝置 10的處理器仰U) 11經(jīng)由總線21讀出在R0M12中存儲(chǔ)的系統(tǒng)程序，根據(jù)該系統(tǒng)程序整體 地控制數(shù)值