机床的热位移校正装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机床的热位移校正装置，热位移校正装置对机床的温度和放置该机床的环境的温度进行检测，根据机床的温度与环境的温度之间的关系，来估计受到环境的温度的影响的机械结构部分的温度分布。然后，根据估计出的该机械结构部分的温度分布，来求出并设定该检测温度的时间常数与受到环境的温度影响的机械结构部分进行热位移的时间常数一致之处的机床的位置。这样，将所设定的该位置的温度作为由机械温度检测部检测的温度的修正温度来计算出机械结构部分的热位移量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机床的热位移校正装置，特别是涉及一种即使是用较少的温度传感器也能够高精度地进行热位移校正的机床的热位移校正装置。
技术介绍
在机床中进给螺杆和主轴由电动机进行驱动，因此，由电动机的发热、轴承进行旋转导致的摩擦热、进给螺杆的滚珠螺杆与滚珠螺母的接触部的摩擦热而导致主轴和进给螺杆膨胀，使得机械位置发生变化。另外，由于机床的周围温度的变化、冷却剂的使用导致柱体、机座也发生温度变化，因此所产生的拉伸、倾斜导致机械位置发生变化。即，要定位的工件与刀具的相对位置关系产生偏离。该由热导致的机械位置的变化在进行高精度的加工时会成为问题。为了消除该由热导致的机械位置的位移而使用了：使用位移传感器来校正指令位置的技术、根据主轴的转速等运转条件来预测热位移从而校正指令位置的技术、对进给螺杆施加初始张力的不受由热导致的膨胀影响的结构等。其中，在机床的重要之处设置温度传感器，根据该温度传感器的检测温度来预测热位移的方法不仅校正进给螺杆、主轴的热位移，还能够实时地校正周围温度的变化、由冷却剂产生的热位移，因此受到关注。关于通过该方法得到的热位移量ΔL，在将线膨张系数设为α、将机械结构部分的长度设为L、将温度变化设为ΔT时，能够用以下式(1)表示。ΔL＝αLΔT······(1)但是，上述式(1)以热位移量与温度变化具有线性相关这一情况为前提。但是，在温度传感器离开热源时热位移的时间常数与温度变化的时间常数不同，因此无法从温度传感器正确地计算热位移量。如图8所示，离开热源的位置的温度相对于热源的温度变化的反应变慢，并且由放热导致温度本身的最大值也下降。因此，考虑适当地对温度传感器的检测温度进行修正来使该检测温度的变化的时间常数与热位移的时间常数一致的方法(例如，参照日本特开2002-086329号公报、日本特开2006-055919号公报、日本特开2008-183653号公报、日本特开2005-088126号公报、日本特开平08-174380号公报)。在日本特开2002-086329号公报所公开的技术中，通过在热源附近设置温度传感器来使热位移的时间常数与检测温度的时间常数一致。但是，在周围温度的变化、冷却剂为热源的情况下，在机械的大范围中复杂地发热，因此难以确定热源，另外，即使能够确定热源，也需要很多温度传感器。由于温度传感器增加而导致成本(安装温度传感器本身和检测信号的接收部的成本)和故障率变高。在日本特开2006-055919号公报所公开的技术中，假设热位移的时间常数与检测温度的时间常数之差小的情况，在这些时间常数之差大的情况下在过渡状态的初始时间点发生的、检测不出温度变化的状态下发生热位移时，误差变大。在日本特开2008-183653号公报所公开的技术中，在未检测出上述温度变化的状态下发生热位移的情况下，也能够计算出热位移量。但是，即使将主轴转速与发热量进行结合从而能够估计出由主轴的发热导致的热位移，也无法估计除此以外的热位移(由周围温度的变化、冷却剂导致的热位移)。另外，在日本特开2005-088126号公报和日本特开平08-174380号公报所公开的技术中，针对一个机械结构部需要多个温度传感器，从而成本和故障率增加。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种热位移校正装置，使用较少的温度传感器即使在未检测出温度变化的状态下发生热位移时也能够高精度地进行热位移校正。本专利技术涉及一种在使用温度传感器进行热位移的估计时根据环境的温度对热位移与时间常数不同的温度数据进行修正从而高精度地进行校正的机床的热位移校正装置。本专利技术的机床的热位移校正装置具有对机床的温度进行检测的机械温度检测部，该热位移校正装置根据由该机械温度检测部测量得到的温度的温度变化来计算出热位移量，将用于抵消该计算出的热位移量的量设为热位移校正量，并将该热位移校正量附加到进给轴的位置指令，由此来进行热位移校正，上述机床的热位移校正装置具备：环境温度检测部，其检测放置上述机床的环境的温度；温度分布估计部，其根据上述环境的温度与上述机床的温度之间的关系，来估计受到上述环境的温度影响的机械结构部分的温度分布；设定部，其根据上述温度分布，求出并设定该检测温度的时间常数与受到上述环境的温度影响的机械结构部分进行热位移的时间常数一致之处的上述机床的位置；以及热位移量计算部，其将由上述设定部所设定的位置的温度作为由上述机械温度检测部检测的温度的修正温度，来计算出上述机械结构部分的热位移量。也可以是，上述环境温度检测部检测冷却剂温度，另外，在排出冷却剂的情况下，上述温度分布估计部根据上述冷却剂温度与上述机床的温度之间的关系，来估计上述机械结构部分的温度分布，在未排出冷却剂的情况下，上述温度分布估计部根据过去计算出的修正温度与上述机床的温度之间的关系，来估计上述机械结构部分的温度分布。也可以是，上述环境温度检测部检测周围温度，上述温度分布估计部根据上述周围温度与上述机床的温度之间的关系，来估计上述机械结构部分的温度分布。根据本专利技术，在温度传感器离开热源的情况下，也能够高精度地进行校正。另外，在时间常数之差大的情况下在过渡状态的初始时间点发生的、未检测出温度变化的状态下发生热位移的情况下，也能够高精度地进行校正。并且，针对机械结构部，温度传感器有一个即可，周围温度、冷却剂的检测温度能够在各机械结构部中一起使用，因此以较少个数的传感器即可实现。附图说明通过说明与附图关联的以下的实施例，能够更加明确本专利技术的上述和其它目的以及特征。在这些图中：图1是本专利技术的实施方式中的热位移校正装置的功能框图。图2是表示以图1的热位移校正装置计算热位移量为对象的加工中心的结构例的图。图3是表示由图1的热位移校正装置执行的、由图2示出的加工中心的冷却剂导致的热位移量的计算过程的流程图。图4是表示修正温度的计算模型的图。图5是表示加工中心的柱体的温度变化的示例的曲线图。图6是表示加工中心的热位移量的计算模型的图。图7是表示本专利技术的实施方式中的热位移校正装置上执行的由周围温度变化导致的热位移量的计算过程的流程图。图8是表示离开热源的位置的温度的曲线图。具体实施方式在本专利技术的热位移校正装置中，通过求解与环境温度之间的导热方程式来估计热位移与其时间常数不同的检测温度，将检测温度的时间常数修正为与热位移的时间常数一致。通过监视机械状态来正确使用在该估计中使用的环境温度。例如，在估计由冷却剂导致的热位移的情况下，估计铸件中的温度分布，来修正铸件的检测温度的时间常数。在机床排出冷却剂的过程中时，冷却剂的热流入到铸件，因此该铸件一端为冷却剂温度、另一端为铸件温度，通过导热方程式对温度分布进行估计。根据估计出的该温度分布，选择热位移与其时间常数一致的温度，将选择出的该温度设为修正温度。在并非是机床排出冷却剂的过程中时，上述估计出的急剧的温度梯度的温度分布与原铸件的温度一致地均匀化，因此通过对铸件的两端为铸件温度的情况下的温度分布进行估计，使检测温度的时间常数与热位移的时间常数一致。<1.结构>图1是本专利技术的一个实施方式中的热位移校正装置的功能框图。热位移校正装置100可以通过对控制机床的控制装置附加热位移校正功能来构建，也可以由与控制机床的控制装置相连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机床的热位移校正装置，该热位移校正装置具有对机床的温度进行检测的机械温度检测部，该热位移校正装置根据由该机械温度检测部测量得到的温度的温度变化来计算出热位移量，将用于抵消该计算出的热位移量的量设为热位移校正量，并将该热位移校正量附加到进给轴的位置指令，由此来进行热位移校正，其特征在于，上述机床的热位移校正装置具备：环境温度检测部，其检测放置上述机床的环境的温度；温度分布估计部，其根据上述环境的温度与上述机床的温度之间的关系，来估计受到上述环境的温度影响的机械结构部分的温度分布；设定部，其根据上述温度分布，求出并设定该检测温度的时间常数与受到上述环境的温度影响的机械结构部分进行热位移的时间常数一致之处的上述机床的位置；以及热位移量计算部，其将由上述设定部所设定的位置的温度作为由上述机械温度检测部检测的温度的修正温度，来计算出上述机械结构部分的热位移量。

【技术特征摘要】
2015.07.21 JP 2015-1440881.一种机床的热位移校正装置，该热位移校正装置具有对机床的温度进行检测的机械温度检测部，该热位移校正装置根据由该机械温度检测部测量得到的温度的温度变化来计算出热位移量，将用于抵消该计算出的热位移量的量设为热位移校正量，并将该热位移校正量附加到进给轴的位置指令，由此来进行热位移校正，其特征在于，上述机床的热位移校正装置具备：环境温度检测部，其检测放置上述机床的环境的温度；温度分布估计部，其根据上述环境的温度与上述机床的温度之间的关系，来估计受到上述环境的温度影响的机械结构部分的温度分布；设定部，其根据上述温度分布，求出并设定该检测温度的时间常数与受到上述环境的温度影响的机械结构部分进行热位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山泰明，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP