機床的熱位移補償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機床，特別涉及機床的熱位移補償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機床中，通過電動機來驅(qū)動進給絲杠和主軸，從而因電動機的發(fā)熱、軸承的旋轉(zhuǎn)引起的摩擦熱、進給絲杠的滾珠絲杠和滾珠螺母的接觸部的摩擦熱，使主軸和進給絲杠膨脹，機械位置發(fā)生變化。即，在應該定位的工件和工具的相對位置關(guān)系中產(chǎn)生偏離。因該熱引起的機械位置的變化在進行高精度的加工時成為問題。
[0003]為了去除因該熱引起的機械位置的位移，利用使用位移傳感器和溫度傳感器并根據(jù)檢測位移和檢測溫度來補償指令位置的技術(shù)，或?qū)M給絲杠施加初始張力而不受因熱引起的膨脹的影響的構(gòu)造。
[0004]其中，關(guān)于補償指令位置的技術(shù)可以分為2大類。
[0005]一種是使用接觸式探針等來定期地檢測實際的熱位移而進行補償。另一種是根據(jù)傳感器的檢測值、機床的運轉(zhuǎn)狀態(tài)來預測熱位移量而實時進行補償。這些精度和時間為權(quán)衡的關(guān)系。因此，考慮以下方法，即基本上預測熱位移量而實時地進行補償，但通過適當?shù)貦z測實際的熱位移量，并修正熱位移補償量來提高補償整體的精度。
[0006]在日本特開2002-18677號公報中，關(guān)于將進給軸的所有沖程分割為有限個數(shù)的各個區(qū)間，按照每個區(qū)間來推定因進給軸的移動軸引起的熱位移量。并且，通過將各個區(qū)間的熱位移量從基準點到補償位置進行相加，能夠推定進給絲杠的各位置的熱位移的分布，能夠不依賴進給軸的位置而精度良好地進行補償。另外，也能夠考慮主軸和主軸電動機的發(fā)熱引起的熱位移而精度良好地補償熱位移。進而，根據(jù)推定出的熱位移量(補償量)和實際的機械位置之間的偏差量(補償誤差)來修正熱位移量計算式的發(fā)熱系數(shù)，進行更準確的補償。
[0007]在日本特開2012-101330號公報中，通過位置檢測傳感器來預先存儲初始位置，將接著輸出信號的位置檢測為實際位置。然后，以初始位置和實際位置的檢測值的差為基礎(chǔ)來計算誤差補償率，修正熱位移補償量。也能夠考慮不依賴周圍環(huán)境的溫度變化等機械的動作的熱位移來進行補償。
[0008]在日本特開平11-90779號公報中，在機床的驅(qū)動開始后實際測量熱位移量，通過該實際測量值來修正熱位移補償量的計算值。具體地說，將從實際測量值減去計算值后所得的差、或?qū)嶋H測量值和計算值之間的比計算為補償值，并與計算值相加或相乘來進行熱位移量的修正。通過根據(jù)實際測量值來修正熱位移量的計算值，根據(jù)每一個機床的特性、使用環(huán)境來計算出正確的熱位移量。
[0009]在日本特開2002-18677號公報、日本特開2012-101330號公報、日本特開平11-90779號公報中，在咬入切肩或濺上冷卻液后基于位置檢測傳感器的檢測結(jié)果不恰當?shù)那闆r下，會擔心錯誤地修正了系數(shù)、熱位移補償量而使得補償結(jié)果惡化。
[0010]進而在日本特開2002-18677號公報中公開一種使用補償誤差來修正熱位移量計算式的發(fā)熱系數(shù)的方法，但是計算式也包括其他的系數(shù)(發(fā)熱系數(shù)、計算來自鄰接區(qū)間的熱傳導的熱傳導系數(shù))，因此有時候為了進一步提高補償?shù)木?，僅僅修正發(fā)熱系數(shù)是不充分的。
[0011]另外，在日本特開平11-90779號公報公開的技術(shù)中殘留以下問題，即通過比較工具接觸檢測器為止的驅(qū)動量和計算上的驅(qū)動量來計算熱位移量的實際測量值，因此在由于柱的變形等造成計算上的驅(qū)動量不同的情況下不能徹底補償完熱位移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的為提供一種機床的熱位移補償裝置，如果基于位置檢測傳感器的檢測結(jié)果不恰當則進行再檢測，根據(jù)正確地檢測出的熱位移量的實際測量值(實際測量熱位移量)來修正熱位移補償量，由此能夠考慮周圍環(huán)境的溫度變化等不依賴機械動作的熱位移來進行補償。
[0013]本發(fā)明的機床的熱位移補償裝置計算機床的熱位移量，將消除該熱位移量的量設(shè)為熱位移補償量，通過對進給軸的位置指令加上該熱位移補償量來進行補償，該機床的熱位移補償裝置具備:位置檢測單元，其檢測機床的可動部的位置；基準位置存儲單元，其將上述位置檢測單元在第一時刻的檢測結(jié)果存儲為基準位置；實際位置存儲單元，其將上述位置檢測單元在第二時刻的檢測結(jié)果存儲為實際位置；檢測結(jié)果判斷單元，其根據(jù)上述實際位置和上述基準位置判斷上述實際位置是否是基于正確的檢測的位置；再檢測單元，其在通過上述檢測結(jié)果判斷單元判斷為檢測結(jié)果不是基于正確的檢測的結(jié)果的情況下，進行基于上述位置檢測單元的位置的再檢測；補償誤差計算單元，其在通過上述檢測結(jié)果判斷單元判斷為檢測結(jié)果是基于正確的檢測的結(jié)果的情況下，將根據(jù)上述實際位置和上述基準位置之間的差計算出的實際測量熱位移量與上述熱位移量進行比較，計算實際位置的補償誤差；以及補償量修正單元，其根據(jù)由上述補償誤差計算單元計算出的補償誤差來修正上述熱位移補償量。
[0014]上述檢測結(jié)果判斷單元可以為如果上述實際位置和上述基準位置之間的差為閾值以內(nèi)，則判斷為檢測結(jié)果是基于正確的檢測的結(jié)果的結(jié)構(gòu)。達到能夠判斷檢測值是否是基于正確的測量的值的效果。
[0015]上述閾值能夠作為加上了熱位移量的值。即使是熱位移大的加工也不需要增大閾值，從而達到錯誤檢測變少的效果。
[0016]上述再檢測單元在通過上述檢測結(jié)果判斷單元判斷為檢測結(jié)果不是基于正確的檢測的結(jié)果的情況下，能夠錯開檢測位置而進行檢測。即使咬入切肩而不能檢測，也會達到在再檢測時能夠進行檢測的效果。
[0017]上述補償量修正單元根據(jù)補償誤差相對于實際位置的熱位移量的比例來求出誤差補償率，將該誤差補償率與上述熱位移量相乘或相除后，能夠使上述熱位移量增加或減少。達到能夠通過比例來進行補償量的修正的效果。
[0018]上述補償量修正單元將從實際位置的補償誤差減去實際位置的上述熱位移量后得到的值與上述熱位移量相加或相減后，能夠使上述熱位移量增加或減少。達到能夠通過差分來進行補償量的修正的效果。
[0019]本發(fā)明通過具備以上結(jié)構(gòu)，能夠提供以下的機床的熱位移補償裝置，即如果基于位置檢測傳感器的檢測結(jié)果不恰當則進行再檢測，根據(jù)正確地檢測出的實際測量熱位移量來修正熱位移補償量，由此能夠考慮周圍環(huán)境的溫度變化等不依賴機械動作的熱位移來進行補償。
【附圖說明】
[0020]參照附圖根據(jù)以下對實施例的說明，使得本發(fā)明的上述以及其他的目的和特征變得明確。
[0021]圖1是表示位置檢測傳感器的設(shè)置位置的例子的圖。
[0022]圖2是表示控制機床的數(shù)值控制裝置的主要部分的框圖。
[0023]圖3是說明區(qū)間的設(shè)定的圖。
[0024]圖4是表示熱位移補償?shù)奶幚淼牧鞒虉D。
[0025]圖5是表示計算熱位移量的處理的流程圖。
[0026]圖6是表示計算誤差補償率E的處理的流程圖。
[0027]圖7A、B是用于說明公式(數(shù)學式3)的圖。
[0028]圖8A、B是用于說明公式(數(shù)學式4)和公式(數(shù)學式5)的圖。
【具體實施方式】
[0029]首先說明檢測進給軸的位置的情況。
[0030]1、〈位置檢測傳感器〉(檢測進給軸的位置)
[0031]圖1是表示位置檢測傳感器I的設(shè)置位置的例子的概略圖。如圖1所示，位置檢測傳感器I被保持在主軸2上，在與固定在工作臺3上的工件4和夾具5接觸時產(chǎn)生接觸信號。例如作為位置檢測傳感器1，使用作為接觸式的接觸式探針。伴隨著機床的進給軸的移動的接觸式探針也移動，因此能夠根據(jù)最佳的位置和方向進行檢測。
[0032]另外，作為位置檢測傳感器1，不限于上述的接觸式探針，也可以使用限位開關(guān)、微動開關(guān)等接觸式位置檢測用開關(guān)和磁式檢測開關(guān)、感應式非接觸式開關(guān)、電容式非接觸式開關(guān)等非接觸式的位置檢測用開關(guān)。
[0033]另外，作為位置檢測傳感器I的設(shè)置位置，可以在機床本體的固定部設(shè)置檢測頭，在機床本體的可動部安裝發(fā)磁性體。作為固定部，有機床的頭、柱、滑座等相對于各進給軸不進行相對的移動的部分。作為可動部，有主軸頭、工作臺、滑座、與進給軸進行螺合的螺母等向各進給軸方向移動的部分。
[0034]圖2是表示機床的數(shù)值控制裝置的主要部分的功能框圖。數(shù)值控制裝置10的處理器(CPU) 11是整體地控制數(shù)值控制裝置10的處理器。處理器11經(jīng)由總線21讀出存儲在ROM12中的系統(tǒng)程序，根據(jù)該系統(tǒng)程序整體地控制數(shù)值控制裝置10。在RAM13中存儲臨時的計算數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)以及由操作人員經(jīng)由LCD/MDI單元70而輸入的各種數(shù)據(jù)