機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)的目的在于提供將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置評(píng)價(jià)熱位移量，且，即使工作臺(tái)的熱位移量不均勻也可進(jìn)行高精度的熱位移校正等的機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)。該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)包括：例如，位置檢測器溫度傳感器（41-6）、工作臺(tái)溫度傳感器（41-1～41-5）、位移校正裝置。該位移校正裝置包括：輸入溫度數(shù)據(jù)（a6）的溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于溫度數(shù)據(jù)（a6）算出位置檢測器的熱位移量的熱位移量算出部、輸入溫度數(shù)據(jù)（a1～a5）的溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于溫度數(shù)據(jù)（a1～a5）算出對應(yīng)于X軸方向的溫度分布的工作臺(tái)的熱位移量的熱位移量算出部、基于所述位置檢測器的熱位移量和所述工作臺(tái)的熱位移量算出將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置的工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量的熱位移量算出部、基于所述工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量算出X軸的校正量的X軸校正量輸出部。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
一般來說，機(jī)床等的控制系統(tǒng)中，采用圖12所示的機(jī)床端的位置信息由位置檢測器I檢測，并作為位置反饋使用的全閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，但由于機(jī)床內(nèi)的主軸或伺服電機(jī)2等的熱源和外部溫度的變化導(dǎo)致發(fā)生機(jī)械位移，因此，各移動(dòng)軸的定位精度或3維空間中的定位精度等的靜態(tài)精度惡化。又，機(jī)械位移不僅僅由于熱位移產(chǎn)生，也會(huì)由于因機(jī)械的自重導(dǎo)致的撓曲等而產(chǎn)生。 進(jìn)一步的，當(dāng)采用如圖13所示的半閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)作為機(jī)床等的控制系統(tǒng)時(shí)，使用脈沖編碼器3檢測的伺服電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)位置作為位置反饋，因此靜態(tài)精度有進(jìn)一步惡化的傾向。這樣的機(jī)械位移在機(jī)器人等的控制中也同樣發(fā)生。 上述那樣的機(jī)械位移導(dǎo)致的靜態(tài)精度的惡化、尤其是熱等因素導(dǎo)致的機(jī)械位移引起的靜態(tài)精度惡化是加工誤差增大的一個(gè)較大的主因，現(xiàn)在仍然是較大的問題，作為由熱所引發(fā)的機(jī)械位移導(dǎo)致的靜態(tài)精度惡化的對策，以往提出有采用如圖14和圖15所示的溫度傳感器的熱位移校正系統(tǒng)等。 省略詳細(xì)說明，但圖14顯示立形加工中心的熱位移校正系統(tǒng)(熱位移校正功能)，該熱位移校正系統(tǒng)中，溫度傳感器11埋設(shè)于機(jī)床各部(立柱12、床鞍13、頭部14、工作臺(tái)16、工件W、床身18)，基于這些溫度傳感器11計(jì)測的溫度數(shù)據(jù)采用簡易的算式推測機(jī)械的熱位移量，通過使機(jī)械坐標(biāo)等僅偏移該位移量來對機(jī)械位移量進(jìn)行補(bǔ)償。又，圖13中的15為主軸。 圖15為門式加工中心的熱位移校正系統(tǒng)(熱位移校正功能)，該熱位移校正系統(tǒng)中，溫度傳感器21埋設(shè)在機(jī)床各部(立柱22、橫梁23、床鞍24、主軸27、工作臺(tái)26、工件W、床身28)，基于這些溫度傳感器21計(jì)測的溫度數(shù)據(jù)采用簡易的算式推測機(jī)械的熱位移量，通過使得機(jī)械坐標(biāo)等僅偏移該位移量來補(bǔ)償機(jī)械位移量。又，圖9中的25為滑枕。 又，作為關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，有下述的專利文獻(xiàn)I 5。 另一方面，機(jī)床的熱位移不僅在具有熱源的主軸或立柱等機(jī)械構(gòu)造處，工作臺(tái)也可能發(fā)生。因此，作為工作臺(tái)的熱位移對策，在下述的專利文獻(xiàn)6中，提出了考慮了工作臺(tái)的熱位移的機(jī)床的熱位移校正方法。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:特開平10-6183號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:特開2006-281420號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:特開2006-15461號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4:特開2007-15094號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)5:特開2008-183653號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)6:專利第4359573號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的問題 但是，上述專利文獻(xiàn)6所提出的機(jī)床的熱位移校正方法有以下問題點(diǎn)。 (O專利文獻(xiàn)6的方法中，假設(shè)工作臺(tái)的溫度均勻，但大型的機(jī)床中，尤其是工作臺(tái)的尺寸較大，工作臺(tái)整體不一定都為均勻的溫度，因此，熱位移量也隨著工作臺(tái)的各部位不同而不同(工作臺(tái)沒有特定的熱源，因此大多是工作臺(tái)受到外界溫度的變化或加工所使用的冷卻劑等的影響而造成熱位移)。(2)專利文獻(xiàn)6的方法中，規(guī)定了工作臺(tái)上的工件的固定位置，但是這樣規(guī)定工件的固定位置對于較小的工件來說是可能的，但對于大型的機(jī)床工件來說較為困難。即，將變形工件作為基準(zhǔn)位置規(guī)定的方法是不現(xiàn)實(shí)的。(3)專利文獻(xiàn)6的方法中，使熱位移的基準(zhǔn)位置為工具中心位置，但實(shí)際上以立柱前表面為基準(zhǔn)位置，有以下兩個(gè)系統(tǒng)的熱位移。對此，專利文獻(xiàn)6的方法中，僅討論一個(gè)系統(tǒng)側(cè)的熱位移，基準(zhǔn)位置也與立柱前表面不同。.Γ.作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移；》>:找測器m修臺(tái)(件)..1.:軸系統(tǒng)的熱位移:立柱.....>橫梁...>床鞍^ ( 件Til 因此，本專利技術(shù)鑒于上述情況，將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置評(píng)價(jià)熱位移量，且，即使工作臺(tái)產(chǎn)生的溫度分布導(dǎo)致工作臺(tái)的熱位移量不均勻，也可進(jìn)行高精度的熱位移校正，進(jìn)一步的，可提供能夠進(jìn)行不僅考慮工作臺(tái)系統(tǒng)也考慮主軸系統(tǒng)的位移的綜合的高精度的位移校正的機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)。解決問題的手段 解決上述課題的第I專利技術(shù)的機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、介設(shè)于所述主軸和所述立柱之間的主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、在所述立柱的前后方向即X軸方向能夠移動(dòng)的工作臺(tái)、檢測所述工作臺(tái)的X軸方向的位置的位置檢測器，該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)還包括:設(shè)置在所述位置檢測器，檢測所述位置檢測器的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度傳感器；設(shè)置在所述X軸方向的所述工作臺(tái)的各部的、檢測所述工作臺(tái)的各部的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的多個(gè)工作臺(tái)溫度傳感器；位移校正裝置，其包括有:輸入來自所述位置檢測器溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述位置檢測器的熱位移量的位置檢測器熱位移量算出部、輸入來自所述工作臺(tái)溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述工作臺(tái)上所產(chǎn)生的對應(yīng)于X軸方向的溫度分布的所述工作臺(tái)的熱位移量的工作臺(tái)熱位移量算出部、基于所述位置檢測器熱位移量算出部所算出的所述位置檢測器的熱位移量和所述工作臺(tái)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)的熱位移量算出將所述立柱的前表面作為基準(zhǔn)位置的工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量的工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部、基于所述工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量求得X軸的校正量輸出該X軸的校正量的X軸校正量輸出部。 又，第2專利技術(shù)的機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、介設(shè)于所述主軸和所述立柱之間的主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、在所述立柱的前后方向即X軸方向能夠移動(dòng)的工作臺(tái)、檢測所述工作臺(tái)的X軸方向的位置的位置檢測器，該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)包括:設(shè)置于所述位置檢測器、檢測所述位置檢測器的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度傳感器；設(shè)置在所述X軸方向的所述工作臺(tái)的各部、檢測所述工作臺(tái)的各部的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的多個(gè)工作臺(tái)溫度傳感器；設(shè)置在所述主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、檢測所述主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的支持構(gòu)件溫度傳感器；位移校正裝置，其包括:輸入來自所述位置檢測器溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述位置檢測器的熱位移量的位置檢測器熱位移量算出部、輸入來自所述工作臺(tái)溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述工作臺(tái)上所產(chǎn)生的對應(yīng)于X軸方向的溫度分布的所述工作臺(tái)的熱位移量的工作臺(tái)熱位移量算出部、基于所述位置檢測器熱位移量算出部所算出的所述位置檢測器的熱位移量和所述工作臺(tái)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)的熱位移量算出將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置的工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量的工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部、輸入來自所述支持構(gòu)件溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的主軸系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述主軸系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置的主軸系統(tǒng)的熱位移量的主軸系統(tǒng)熱位移量算出部、基于所述工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量和所述主軸系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述主軸系統(tǒng)的熱位移量求得X軸的校正量并輸出該X軸的校正量的X軸校正量輸出部。 又，第3專利技術(shù)的機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、介設(shè)于所述主軸和所述立柱之本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.10.21 JP 2010-2364241.一種機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)，該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、設(shè)于所述主軸和所述立柱之間的主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、在所述立柱的前后方向即X軸方向能夠移動(dòng)的工作臺(tái)、檢測所述工作臺(tái)的X軸方向的位置的位置檢測器，其特征在于，所述機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)包括: 設(shè)置在所述位置檢測器上的、檢測所述位置檢測器的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度傳感器； 在所述X軸方向設(shè)置于所述工作臺(tái)的各部上的、檢測所述工作臺(tái)的各部的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的多個(gè)工作臺(tái)溫度傳感器；以及 位移校正裝置，其包括:輸入來自所述位置檢測器溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述位置檢測器的熱位移量的位置檢測器熱位移量算出部、輸入來自所述工作臺(tái)溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述工作臺(tái)上所產(chǎn)生的對應(yīng)于X軸方向的溫度分布的所述工作臺(tái)的熱位移量的工作臺(tái)熱位移量算出部、基于所述位置檢測器熱位移量算出部所算出的所述位置檢測器的熱位移量和所述工作臺(tái)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)的熱位移量算出將所述立柱的前表面作為基準(zhǔn)位置的工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量的工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部、基于所述工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量求得X軸的校正量并輸出該X軸的校正量的X軸校正量輸出部。2.一種機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)，該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、設(shè)于所述主軸和所述立柱之間的主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、在所述立柱的前后方向即X軸方向能夠移動(dòng)的工作臺(tái)、檢測所述工作臺(tái)的X軸方向的位置的位置檢測器，其特征在于，所述機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)包括: 設(shè)置于所述位置檢測器上的、檢測所述位置檢測器的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度傳感器； 在所述X軸方向設(shè)置于所述工作臺(tái)的各部上的、檢測所述工作臺(tái)的各部的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的多個(gè)工作臺(tái)溫度傳感器； 設(shè)置在所述主軸系 統(tǒng)的支持構(gòu)件上的、檢測所述主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的支持構(gòu)件溫度傳感器；以及 位移校正裝置，其包括:輸入來自所述位置檢測器溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述位置檢測器的熱位移量的位置檢測器熱位移量算出部、輸入來自所述工作臺(tái)溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述工作臺(tái)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述工作臺(tái)上所產(chǎn)生的對應(yīng)于X軸方向的溫度分布的所述工作臺(tái)的熱位移量的工作臺(tái)熱位移量算出部、基于所述位置檢測器熱位移量算出部所算出的所述位置檢測器的熱位移量和所述工作臺(tái)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)的熱位移量算出將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置的工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量的工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部、輸入來自所述支持構(gòu)件溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的主軸系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述主軸系統(tǒng)溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出將立柱前表面作為基準(zhǔn)位置的主軸系統(tǒng)的熱位移量的主軸系統(tǒng)熱位移量算出部、基于所述工作臺(tái)系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述工作臺(tái)系統(tǒng)的熱位移量和所述主軸系統(tǒng)熱位移量算出部所算出的所述主軸系統(tǒng)的熱位移量求得X軸的校正量并輸出該X軸的校正量的X軸校正量輸出部。3.一種機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)，該機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)具有:安裝有工具的主軸、立柱、設(shè)于所述主軸和所述立柱之間的主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件、在所述立柱的前后方向即X軸方向能夠移動(dòng)的工作臺(tái)、檢測所述工作臺(tái)的X軸方向的位置的位置檢測器，其特征在于，所述機(jī)床的熱位移校正系統(tǒng)包括: 設(shè)置于所述位置檢測器上的、檢測所述位置檢測器的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度傳感器； 在所述X軸方向設(shè)置于所述工作臺(tái)的各部上的、檢測所述工作臺(tái)的各部的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的多個(gè)工作臺(tái)溫度傳感器； 設(shè)置于所述主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件上的、檢測所述主軸系統(tǒng)的支持構(gòu)件的溫度并輸出溫度數(shù)據(jù)的支持構(gòu)件溫度傳感器； 設(shè)置于所述立柱的前表面?zhèn)群秃蟊砻鎮(zhèn)鹊摹z測所述立柱的前表面?zhèn)群秃蟊砻鎮(zhèn)鹊臏囟炔⑤敵鰷囟葦?shù)據(jù)的立柱溫度傳感器；以及 位移校正裝置，其包括:輸入來自所述位置檢測器溫度傳感器的所述溫度數(shù)據(jù)的位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部、基于所述位置檢測器溫度數(shù)據(jù)輸入部所輸入的所述溫度數(shù)據(jù)算出所述位置檢測器的熱位移量的位置檢...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：山本英明，
申請(專利權(quán))人：三菱重工業(yè)株式會(huì)社，
類型：
國別省市：