[发明专利]机床的热位移补偿装置

说明书

本发明涉及一种机床的热位移补偿装置，具备：检测结果判断单元，其根据由位置检测单元检测出的实际位置和基准位置判断上述实际位置是否是基于正确的检测的位置；补偿误差计算单元，其在判断为检测结果是基于正确的检测的结果的情况下，计算实际位置的补偿误差；以及补偿量修正单元，其根据上述补偿误差来修正上述热位移补偿量。

技术领域

本发明涉及一种机床，特别涉及机床的热位移补偿装置。

背景技术

在机床中，通过电动机来驱动进给丝杠和主轴，从而因电动机的发热、轴承的旋转引起的摩擦热、进给丝杠的滚珠丝杠和滚珠螺母的接触部的摩擦热，使主轴和进给丝杠膨胀，机械位置发生变化。即，在应该定位的工件和工具的相对位置关系中产生偏离。因该热引起的机械位置的变化在进行高精度的加工时成为问题。

为了去除因该热引起的机械位置的位移，利用使用位移传感器和温度传感器并根据检测位移和检测温度来补偿指令位置的技术，或对进给丝杠施加初始张力而不受因热引起的膨胀的影响的构造。

其中，关于补偿指令位置的技术可以分为2大类。

一种是使用接触式探针等来定期地检测实际的热位移而进行补偿。另一种是根据传感器的检测值、机床的运转状态来预测热位移量而实时进行补偿。这些精度和时间为权衡的关系。因此，考虑以下方法，即基本上预测热位移量而实时地进行补偿，但通过适当地检测实际的热位移量，并修正热位移补偿量来提高补偿整体的精度。

在日本特开2002-18677号公报中，关于将进给轴的所有冲程分割为有限个数的各个区间，按照每个区间来推定因进给轴的移动轴引起的热位移量。并且，通过将各个区间的热位移量从基准点到补偿位置进行相加，能够推定进给丝杠的各位置的热位移的分布，能够不依赖进给轴的位置而精度良好地进行补偿。另外，也能够考虑主轴和主轴电动机的发热引起的热位移而精度良好地补偿热位移。进而，根据推定出的热位移量(补偿量)和实际的机械位置之间的偏差量(补偿误差)来修正热位移量计算式的发热系数，进行更准确的补偿。

在日本特开2012-101330号公报中，通过位置检测传感器来预先存储初始位置，将接着输出信号的位置检测为实际位置。然后，以初始位置和实际位置的检测值的差为基础来计算误差补偿率，修正热位移补偿量。也能够考虑不依赖周围环境的温度变化等机械的动作的热位移来进行补偿。

在日本特开平11-90779号公报中，在机床的驱动开始后实际测量热位移量，通过该实际测量值来修正热位移补偿量的计算值。具体地说，将从实际测量值减去计算值后所得的差、或实际测量值和计算值之间的比计算为补偿值，并与计算值相加或相乘来进行热位移量的修正。通过根据实际测量值来修正热位移量的计算值，根据每一个机床的特性、使用环境来计算出正确的热位移量。

在日本特开2002-18677号公报、日本特开2012-101330号公报、日本特开平11-90779号公报中，在咬入切屑或溅上冷却液后基于位置检测传感器的检测结果不恰当的情况下，会担心错误地修正了系数、热位移补偿量而使得补偿结果恶化。

进而在日本特开2002-18677号公报中公开一种使用补偿误差来修正热位移量计算式的发热系数的方法，但是计算式也包括其他的系数(发热系数、计算来自邻接区间的热传导的热传导系数)，因此有时候为了进一步提高补偿的精度，仅仅修正发热系数是不充分的。

另外，在日本特开平11-90779号公报公开的技术中残留以下问题，即通过比较工具接触检测器为止的驱动量和计算上的驱动量来计算热位移量的实际测量值，因此在由于柱的变形等造成计算上的驱动量不同的情况下不能彻底补偿完热位移。

发明内容

因此，本发明的目的为提供一种机床的热位移补偿装置，如果基于位置检测传感器的检测结果不恰当则进行再检测，根据正确地检测出的热位移量的实际测量值(实际测量热位移量)来修正热位移补偿量，由此能够考虑周围环境的温度变化等不依赖机械动作的热位移来进行补偿。