机床的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种机床的控制装置，特别设及根据在热位移饱和的时刻的热位移状 态进行高效的预热运行控制的机床的控制装置。
【背景技术】
[0002] 在机床中，通过电动机驱动进给丝杠和主轴，因此，由于电动机的发热、轴承的旋 转产生的摩擦热、进给丝杠的滚珠丝杠和滚珠螺母的接触部的摩擦热，主轴和进给丝杠膨 胀，机械位置发生变化。目P，应该定位的工件和工具的相对位置关系会产生偏差。由该热造 成的机械位置的变化在进行高精度的加工时成为问题。
[0003] 为了去除由于热造成的机械位置的位移，使用根据由位移传感器或溫度传感器测 量出的检测位移或检测溫度来修正指令位置的技术（热位移修正）、对进给丝杠赋予初始 张力而不受热造成的膨胀的影响的方法、在工件加工前运行设备使精度稳定的预热运行。
[0004] 在预热运行中，使主轴W用于实际的工件加工的转速旋转，或不安装工件而重复 运行加工程序的空运行。通过进行空运行直到机床的热位移稳定为止而能够使加工精度稳 定，不过空运行的内容和时间是基于熟练操作者的经验和直觉，有可能产生无用的预热运 行时间。因此，例如在日本特开平07-124846号公报、日本特开2004-261934号公报、日本 特开平08-215981号公报中提出了判断预热运行的结束定时的方法、高效地进行预热运行 的方法。 阳0化]日本特开平07-124846号公报中记载的机床，在早晨的最先的动作中与通常相 比，液压传动器的运动要差，着眼于在预热运行中对各种异常检测的吸引，在预热运行模式 选择时，增大液压伺服系统的位置容许值、位置到达时间的设定值，省略忽略工件检测开关 的检测信号等预定的动作，从而不产生无用的动作停止，能够顺利地进行预热运行。
[0006] 不过，上述技术通过消除无用的动作停止而缩短预热运行时间，但进行空运行的 加工程序用于实际的加工，作为预热运行，大多例如是加工中进行指示的暂停、低速的加工 动作、工具交换动作等无用的动作，相应地要花费额外的时间。
[0007] 日本特开2004-261934号公报所记载的机床在主轴的预热运行中检测工具的刀 尖位置，如果该工具刀尖位置的变化被收纳到预先设定的容许范围内，则判断为不需要预 热运行，由此不进行无用的预热运行地进行控制，能够缩短预热运行时间。
[0008] 虽然在上述技术中能够判断结束预热运行的定时，但预热运行的效率自身不变， 所W预热运行时间的缩短有极限。另外，预热运行的对象限于主轴，没有说明滚珠丝杠的预 热运行。
[0009] 日本特开平08-215981号公报所记载的机床预先使主轴W用于实际加工的转速 旋转，测量在热位移饱和的时刻的热位移量，在实际的预热运行动作中，使主轴W转速更高 的预备加热转速旋转，直到达到与该测量值相同的热位移量为止，之后返回用于实际加工 的转速，W发生的热位移量修正相对位置后开始加工，由此能够得到与等到热位移稳定为 止开始加工的情况相同程度的高加工精度，能够缩短预热运行时间。
[0010] 但是，上述技术通过比较热位移饱和状态下的热位移量和当前的热位移量来判断 结束预热运行的定时，不过主轴的热位移量也包括主轴安装台或柱的变形，所述热位移不 单纯地增加而进行复杂的变化，因此会弄错结束预热运行的定时。另外，上述文献只描述了 W-定的预备加热转速进行预热运行的情况，没有描述考虑了主轴的加减速等高效的预热 运行，并且预热运行的对象限于主轴，没有描述滚珠丝杠的预热运行。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明的目的为提供一种机床的控制装置，通过进行省去了无用的动作的 预热运行，能够缩短预热运行时间。
[0012] 本发明的机床的控制装置根据加工程序驱动电动机来驱动主轴和进给丝杠，具 备：存储部，其将预先根据上述加工程序使上述机床动作时的上述机床的热位移在饱和状 态下的热位移状态存储为目标热位移状态；预热运行动作决定部，其决定电动机的预热运 行动作模式，使得接近上述目标热位移状态；热位移状态计算部，其计算上述机床的热位 移状态；电动机驱动部，其根据通过上述预热运行动作决定部决定的上述预热运行动作模 式来驱动上述电动机；W及电动机停止部，其通过上述热位移状态计算部针对每个预定的 周期计算上述机床的热位移状态，将该计算出的热位移状态与上述目标热位移状态进行比 较，当上述计算出的热位移状态与上述目标热位移状态之间的差在预定的阔值W内时，停 止上述电动机驱动部。
[0013] 上述热位移状态计算部具备：溫度分布推定部，其将主轴部捕捉为分割为多个区 间的模型，推定运些区间的各区间溫度；和主轴热位移量推定部，其根据上述溫度分布推定 部来推定热位移量。并且，上述预热运行动作决定部根据上述溫度分布推定部的推定值来 决定驱动主轴的预热运行动作模式，上述电动机停止部在通过上述溫度分布推定部计算出 的溫度与上述目标热位移状态下的溫度之间的差在预定的阔值W内的情况下，停止上述电 动机驱动部。
[0014] 上述热位移状态计算部具备：发热场所推定部，其将进给丝杠分割为多个区间，推 定各区间的热位移量；和进给丝杠热位移量推定部，其通过相加上述热位移量来推定进给 丝杠整体的热位移量。并且，上述预热运行动作决定部根据上述发热场所推定部的推定值 来决定驱动进给丝杠的预热运行动作模式，上述电动机停止部在通过上述进给丝杠热位移 量推定部计算出的进给丝杠的热位移量与上述目标热位移状态下的进给丝杠的热位移量 之间的差在预定的阔值W内的情况下，停止上述电动机驱动部。
[0015] 上述控制装置在停止了上述电动机驱动部后也通过上述热位移状态计算部计算 热位移量，当计算出的热位移状态与上述目标热位移状态不一致时，能够重新开始由上述 电动机驱动部进行的电动机的驱动。
[0016] 在运样构成的本发明中，为了与在热位移饱和时刻的热位移状态一致而驱动进给 丝杠和主轴，由此进行省去了无用的动作的预热运行，能够缩短预热运行时间。为了针对主 轴W实际的工件加工W上的转速断续地进行加减速，针对进给丝杠部分地进行加热，通过 在一定区间进行往复运动而能够进行高效的预热运行。
[0017] 另外，通过比较热位移饱和时刻的热位移状态和当前的热位移状态来判断结束预 热运行的定时，能够消除无用的预热运行时间，进而能够缩短预热运行时间。
【附图说明】
[0018] 参照【附图说明】W下的实施方式，明确本发明的上述W及其他的目的和特征。
[0019] 图1是表示本发明的机床的控制装置的框图。
[0020] 图2是表示主轴的二维模型的图。
[0021] 图3是表示主轴上的热量移动的示意图。
[0022] 图4是表示进给丝杠的一维模型的图。
[0023] 图5是表示进给丝杠上的热量移动的示意图。
[0024] 图6A和图6B是表示通过图1的数值控制装置执行的预热运行动作的处理步骤的 流程图。
[0025] 图7是表示由图1的数值控制装置执行的主轴的预热运行程序的例子的图。
[00%]图8是由图1的数值控制装置执行的、决定主轴的预热运行动作模式的处理的流 程图。
[0027] 图9是表示由图1的数值控制装置执行的进给丝杠的预热运行程序的例子的图。
[0028] 图10是由图1的数值控制装置执行的、决定进给丝杠的预热运行动作模式的处理 的流程图。
[0029] 图11是说明由图1的数值控制装置执行的、进给丝杠的预热运行动作模式的折返 地点的计算方法的图。
【具体实施方式】
[0030] 使用图1的数值控制装置的框图说明本发明的机床的控制装置。
[0031] 控制机床的数值控制装置10构成后述的机床的热位移修正装置。数值控制装置 10的处理器仰U) 11经由总线21读出在R0M12中存储的系统程序，根据该系统程序整体 地控制数值