JIS B 6190-3:2014 工作機械試験方法通則―第３部：熱変形試験 | ページ 5

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に固定する。次の式を用いて,運動方向とそれに直交する2方向及びそれら直進軸周りの三つの回転方向
において,熱変位の6方向成分を同時に測定することができる(図9に測定装置及び記号を示す)。
                        d(EXX)   P1, t=(PX1)   t−(PX1)   t0
                        d(EXX)   P2, t=−[(PX2)   t−(PX2)   t0]
                        d(EYX)   P1, t=(PY11)   t−(PY11)   t0
                        d(EYX)   P2, t=(PY21)   t−(PY21)   t0
                        d(EZX)   P1, t=−[(PZ13)   t−(PZ13)   t0]
                        d(EZX)   P2, t=−[(PZ23)   t−(PZ23)   t0]
                        d(EAX)   P1, t=[{[(PZ11+PZ12)/2−PZ13]t−[(PZ11+PZ12)/2−PZ13]t0}]/l
                        d(EAX)   P2, t=[{[(PZ21+PZ22)/2−PZ23]t−[(PZ21+PZ22)/2−PZ23]t0}]/l
                        d(EBX)   P1, t=[(PZ11−PZ12)   t−(PZ11−PZ12)   t0]/l
                        d(EBX)   P2, t=[(PZ21−PZ22)   t−(PZ21−PZ22)   t0]/l
                        d(ECX)   P1, t=[(PY11−PY12)   t−(PY11−PY12)   t0]/l
                        d(ECX)   P2, t=[(PY21−PY22)   t−(PY21−PY22)   t0]/l

――――― [JIS B 6190-3 pdf 21] ―――――

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B 6190-3 : 2014 (ISO 230-3 : 2007)
   1 右側ターゲットブロック     4   変位計取付具
  2 左側ターゲットブロック     5   機械主軸
  3 変位計                     6   テーブル
             図9−マシニングセンタのX軸運動によって生じる熱変形測定の代替測定装置
  一般的なターニングセンタにおいては,図10に示すように,(6個の変位計を備えた)変位計取付具を
機械の工具保持部分に取り付ける。それらの変位計に対応した基準面をもつ特殊な測定用ジグを工作物主
軸に取り付ける。この測定装置では,熱変位は,次の式を用いて計算することができる(図10に測定装置
及び記号を示す)。
                        d(EZZ)   P1, t=(PZ1)   t−(PZ1)   t0
                        d(EZZ)   P2, t=−[(PZ2)   t−(PZ2)   t0]
                        d(EXZ)   P1, t=(PX11)   t−(PX11)   t0
                        d(EXZ)   P2, t=−[(PX21)   t−(PX21)   t0]
                        d(EYZ)   P1, t=−[(PY11)   t−(PY11)   t0]
                        d(EYZ)   P2, t=−[(PY21)   t−(PY21)   t0]

――――― [JIS B 6190-3 pdf 22] ―――――

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                        d(EAZ)   P1, t=[(PY11−PY12)   t−(PY11−PY12)   t0]/l
                        d(EAZ)   P2, t=[{[(PY21−PY22)   t−[(PY21−PY22)   ]t0}]/l
                        d(EBZ)   P1, t=[(PX12−PX11)   t−(PX12−PX11)   t0]/l
                        d(EBZ)   P2, t=[(PX22−PX21)   t−(PX22−PX21)   t0]/l
    注記 図10に示す測定装置では,d(ECZ)は計算できない。
                    注a)   (ECZ)を計算するための平面(オプション)
           図10−ターニングセンタのZ方向運動によって生じる熱変形の代表的な測定装置
  第3の例は,機械のタッチトリガプローブ(可能な場合)と2個のターゲットブロックとで構成する。
図11に示すように,2個のターゲットブロックは,運動の両端の位置に固定する。理想的には,それぞれ
のターゲットブロック(図11参照)の6点を測定し,それらの点に対応する機械のX,Y及びZ座標を記
録し,次の式を用いて6方向全ての熱変位を計算することができる(図11に機械構造,測定装置及び記号
を示す)。
                        d(EXX)   P1, t=(PX11)   t−(PX11)   t0
                        d(EXX)   P2, t=−[(PX21)   t−(PX21)   t0]
                        d(EYX)   P1, t=(PY11)   t−(PY11)   t0
                        d(EYX)   P2, t=[(PY21)   t−(PY21)   t0]
                        d(EZX)   P1, t=[(PZ11)   t−(PZ11)   t0]
                        d(EZX)   P2, t=[(PZ21)   t−(PZ21)   t0]
                        d(EAX)   P1, t=[(PY11−PY12)   t−(PY11−PY12)   t0]/l
                        d(EAX)   P2, t=[(PY21−PY22)   t−(PY21−PY22)   t0]/l
                        d(EBX)   P1, t=[{[PX11−(PX12+PX13)/2]t−[PX11−(PX12+PX13)/2]t0}]/l
                        d(EBX)   P2, t=−[{[PX21−(PX22+PX23)/2]t−[PX21−(PX22+PX23)/2]t0}]/l

――――― [JIS B 6190-3 pdf 23] ―――――

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B 6190-3 : 2014 (ISO 230-3 : 2007)
                        d(ECX)   P1, t=[(PX12−PX13)   t−(PX12−PX13)   t0]/l
                        d(ECX)   P2, t=[(PX22−PX23)   t−(PX22−PX23)   t0]/l
                      ここに,    l :  同方向の二つの測定位置間の距離
                                  t0 :  運動サイクル開始時間
                                  t :  運動サイクル終了時間
  機械の構造要素の傾きは,それが二つの測定位置で測定されるドリフト量に違いを生じさせるときにだ
け評価できる。二つの測定位置を選択するときには,関係する全ての傾きにそのような違いが確実に現れ
るようにその間隔を大きくとるのが望ましい。例えば,d(ECX)の計算によってX軸案内の角変位だけを求
められても,図11に示す測定位置によって表すことのできる総合的な熱変位の計算には,Y軸案内(ECY
成分)及びZ軸案内(ECZ成分)の角変位は含まれない。したがって,これらの測定位置をY軸又はZ軸
の試験で用いた場合には,上記のような他の代替的な測定装置とは,幾らかの矛盾が生じるかもしれない。
    注記 角変位の評価には,上記の条件を達成するためにオフセットした二つの異なる位置で測定をす
          る必要がある。
  これまでに示した測定装置を用いるときは,測定開始時に全ての読みをゼロにする必要があり,したが
って,変位の絶対的な測定値ではなく,時間に伴うドリフト量だけが得られることに注意するのが望まし
い。
 図11−タッチトリガプローブを用いた門形マシニングセンタのX軸運動によって生じる熱変形測定装置
7.2.3  試験サイクル
  試験サイクルは,4時間の軸運動サイクルと1時間の冷却時間サイクルとの二つのサイクルからなる。
最後の60分間における変位の変化が,最初の1時間にわたって記録された変位の15 %未満になったとき
には測定は終了してもよい。決まった動作(例えば,周期的な工具の設定)が観察される状況では,試験
時間は,関係する事象が繰り返される周期以上の時間又は受渡当事者間で協定した時間とする。各試験の
後に,機械を冷却するための十分な時間をとるのが望ましい。
  変位計の読みを記録するのに十分な停止(ドウェル時間)を確保できるような,一方の目標位置(目標
位置1)から開始し,二つ目の測定を行う目標位置2まで機械が運動するようにプログラムする。その後,
反転し,再び目標位置1で変位計の読みを記録する。この試験シーケンスは軸運動サイクルの期間が終わ

――――― [JIS B 6190-3 pdf 24] ―――――

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るまで繰り返され,二つの目標位置でデータを記録する。機械の運動速度は,プログラム可能な最大送り
速度の数%程度に設定する。また,それぞれの目標位置でのドウェル時間は,測定値を得るための最小限
の時間とする。その割合及びドウェル時間は,機種別規格で規定する。ドウェル時間及び送り速度が異な
れば,発熱量も異なり,したがって異なる量の熱変位を生じる。これらの試験でのドウェル時間及び送り
速度は,受渡当事者間の協定に基づいて変更することができる。
  多数の測定点でのデータを測定システムに蓄えることができない場合には,二つの目標位置における測
定間隔を,例えば,5往復ごとに1回測定し,記録してもよい。正確な測定手順を報告するのが望ましい。
  軸運動サイクル期間の終了時には,機械を運動範囲の中央で停止させ,5分おきに両方の目標位置まで
運動して測定を行い,再び中央で停止させる。これを冷却期間の終了時間まで続ける。
7.2.4  温度測定
  機械の幾つかの点での温度測定は,試験結果を正確に解釈するために役立つ。例えば,位置検出器の温
度上昇は,直線的な伸びの主な原因となる。それに対して,案内面の温度上昇及びそれに伴う構造要素(ベ
ッド,コラムなど)内部の温度勾配は,曲げ変形の主な原因となる。
  温度検出器を設けるのに有効な位置は,次のとおりである。
− 位置検出器(可能な場合)
− 摩擦発生部の近く(通常,運動要素とそれに関連する固定された構造要素の間。例えば,テーブル−
    ベッド間,主軸頭−コラム間。これらの箇所の温度上昇は,案内面,ボールねじ支持部,ボールねじ
    ナットの摩擦による。)
− 構造要素の反対側(例えば,ベッドの底面など)
− テーブル
− 主軸頭
  環境温度は,試験中少なくとも5分6)に1回測定するのが望ましい。
    注6) 温度補正システムの中には5分未満のサイクル時間のものがある。そのような場合には,検出
          する頻度をそれに伴って増やすのが望ましい。
7.2.5  補正
  測定器を正しく使用するために室温及び気圧のような環境因子を補正する必要がある場合には,補正し
なければならない。
  測定器にNDE補正装置が備わっている場合は,軸のスケールの伸びによって生じる全体的なドリフト
に対する影響が見えなくなってしまうために,これらの装置は使ってはならない。

7.3 結果の表示

  機械の各軸について,次のデータを時間軸に対してプロットする。
− 各目標位置での二つの位置決め誤差
− 各目標位置での四つの直線変位
− 各目標位置での四つ又は六つの角変位(数は,測定装置の種類による)
  それぞれのプロットは,絶対値ではなく,開始時から変化した相対的な量で示す。
  さらに,試験中の環境温度及び機械の温度を時間に対する図としてプロットしなければならない。その
結果は,試験中の機械の位置決めの繰返し性の影響を受ける点に注意するのが望ましい。
  図12及び図13にこれらの図の例を示す。
  また,次の事項は,図12及び図13に示すように,図とともに記録する。
a) 送り速度

――――― [JIS B 6190-3 pdf 25] ―――――

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