[发明专利]一种基于数控工作台的热误差补偿装置

说明书

技术领域

本发明属于热误差补偿技术领域，尤其涉及数控工作台的热误差补偿技术领域。

背景技术

随着精密及超精密加工技术的发展及加工制造的自动化程度不断提高，人们对数控工作台的加工精度提出了更高的要求。大量研究表明，热误差已成为数控加工装置的最大误差源，因此对热误差的控制成了高精度数控加工装置提高加工精度的关键技术。现在，我们利用许多方式来减小数控加工装置的热误差，大体可分为两种方法：误差防止法和误差补偿法。误差防止法依赖改进数控加工装置结构设计等改良硬件的方法或者直接实现对温度的控制来减少热误差，这种方法在一定程度上能够降低热源温升、均衡温升和减少数控加工装置热变形是有效的，但它会增加结构设计和制造的成本。误差补偿法就是通过分析建模获得数控加工装置的误差估算，然后利用不同的方法适当的补偿，消除或者降低系统的误差，是一种既有效又经济的提高数控加工装置加工精度的手段。所以，当前普遍采用了方便、经济而有效的建立热误差模型进行热误差补偿的方法。误差补偿法是提高数控加工装置加工精度的一种既有效又经济的手段，目前已成为国内外现代精密工程的重要技术支柱之一。

现在运用在生产实际中热误差补偿系统的串行温度传感单元中的温度传感器多数为模拟量传感器，且都通过并行的形式与温度采集控制单元相连接。这种连接方式存在如下不足：(1)首先，由于现有的热误差补偿技术其温度传感器采用并行的方式进行排列，每个温度传感器必须通过单独的连线与温度采集控制器连接，因此多个温度传感器与温度采集控制单元相连接后的布线复杂。(2)其次，由于现有的热误差补偿技术其温度传感器采用模拟量进行传输，从而导致热误差补偿装置的抗干扰能力下降，误差补偿模型的鲁棒性和通用性不够好；(3)再次，由于现有的热误差补偿装置采用串口与数控系统连接，且通过数控系统中的PLC模块间接修改系统的参数，由于串口本身的数据传输速度较慢，加上热误差补偿装置的温度检测和辨识时间消耗，使补偿产生滞后现象，不能理想的完成补偿。

发明内容

本发明的目的在于为了简化现有的热误差补偿装置中串行温度传感单元的布线复杂度，提出了一种基于数控工作台的热误差补偿装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种基于数控工作台的热误差补偿装置，包括分布于数控工作台上的串行温度传感单元，与串行温度传感单元连接的温度采集控制单元和与温度采集控制单元连接的误差计算补偿单元，其特征在于，所述温度传感单元包括至少两个温度传感器，所述温度传感器通过串行方式连接成至少一组后与温度采集控制单元连接，并且以数字量的形式分时向温度采集控制单元分别传递各自的温度信息。

上述温度传感器连接后的多组结构通过转接头进行连接。

本发明的有益效果是：(1)本发明是采用串行方式连接多个串行温度传感单元，可以通过一组线缆将多个串行温度传感单元的温度信息的数字量直接传输到温度采集控制单元，因此简化布线的复杂度，并且很容易增加测温点，当数控工作台测温点个数变化时，只需要重新设定温度采集控制单元中的温度采集点的个数就可以完成不同情况的温度检测，因此本发明具有结构简单、连接方便、占用接口少等优点。(2)本发明的串行温度传感单元采用数字量进行传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。(3)本发明是基于单轴数控工作台开发的热误差补偿装置，而机床可以看作规格不同的工作台的组合，所以该系统可以适用于各种高精度的运动机构，因此，本发明的使用通用性好。(4)本发明的误差计算补偿单元与数控系统的通信采用以太网方式通信，与现有技术中通过单片机或PLC完成数据处理的方式相比，本发明的通信能力更强，并且误差计算补偿单元可以通过以太网通讯的方式来直接访问并且修改数控系统的相关参数，这样操作更加可靠、快捷。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明具体实施例中数控工作台测温点的分布示意图。

图3是本发明实施例1的串行温度传感单元与温度采集控制单元连接结构示意图。

图4是本发明实施例2的串行温度传感单元与温度采集控制单元连接结构示意图。