CN102794671A - 综合加工机的进给轴热变位补偿方法 - Google Patents

综合加工机的进给轴热变位补偿方法 Download PDF

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Abstract

一种综合加工机的进给轴热变位补偿方法，应用于一个包括一个进给轴及一个安装于该进给轴的床台的综合加工机，该补偿方法组配多个温度感测器于该综合加工机，并设置一个电连接所述温度感测器且包括一个数据库的控制模组，该数据库储存有多个对应于床台不同移动范围的预设区间参数，及多个分别对应所述预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式，控制模组根据一个编码器对该进给轴测量以计算出床台的位置，并选取出对应于该位置的一个选定预设区间参数，接着根据该位移误差数学式及所接收的多个温度讯号计算出待补偿位移，使床台移动至相对应的位置，进而减少热变位的误差。

Description

综合加工机的进给轴热变位补偿方法
技术领域
本发明涉及一种加工机，特别是涉及一种综合加工机的进给轴。
背景技术
现有的一种加工机的进给轴热变位补偿方法，如中国台湾专利号码M358692所示，是应用于一个加工机，该加工机具有一个可转动的进给轴，及一个安装并受该进给轴驱动而移动的床台，该补偿方法是于该进给轴的尾端安装一个位移感测器，借由该位移感测器测量该进给轴加工时受热而于尾端产生的热变形位移，进而驱动该进给轴转动以移动该床台来消除该热变形位移，而达到修正该床台所受到的热变位误差的有益效果。
然而，由于该进给轴于不同部位的受热变形程度并不相同，因此只由该进给轴的尾端所测量到的热变形位移不相等于该床台的热变位误差，而使该床台于补偿后仍有相当大的误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够修正热变位误差的综合加工机的进给轴热变位补偿方法。
本发明一种综合加工机的进给轴热变位补偿方法，应用于一个综合加工机，该综合加工机包括一个机座、一个设置于该机座的驱动轴承座、一个设置于该机座并与该驱动轴承座间隔设置的支撑轴承座、一个能够转动地沿一条轴线穿设于该驱动轴承座及该支撑轴承座的进给轴、一个连接并驱动该进给轴转动的驱动马达，及一个安装于该进给轴并随该进给轴的转动而沿该轴线移动的床台，该补偿方法包含下列步骤：
步骤一、组配多个温度感测器于该驱动轴承座、该支撑轴承座及该床台的至少其中一个，并设置一个电连接所述温度感测器及该驱动马达且包括一个数据库的控制模组，该数据库中储存有多个对应于该床台的不同移动范围的预设区间参数，及多个分别对应所述预设区间参数以产生各预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式。
步骤二、利用一个安装于该驱动马达并电连接该控制模组的编码器对该进给轴测量一个反应该进给轴的转动位置的编码位置，该控制模组根据该编码位置计算出该床台的一个现在位置。
步骤三、该控制模组将所述预设区间参数与该现在位置进行比对，并于所述预设区间参数中选取出对应于该现在位置的一个作为一个选定预设区间参数。
步骤四、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式及所述温度感测器接收的多个温度讯号计算出相对应的待补偿位移。
步骤五、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的待补偿位移驱动该驱动马达转动该进给轴，以使该床台移动至相对应于该待补偿位移的位置。
该数据库还储存有多个分别为所述预设区间参数对应所述温度感测器的预设系数，对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式为：
e s = Σ 1 n Δ T n · C sn ,
es为对应于该选定预设区间参数的待补偿位移，
n为所述温度感测器的数量，
ΔTn为第n温度感测器的温度差，
Csn为该选定预设区间参数对应第n温度感测器的预设系数。
每一个温度感测器的温度差为该温度感测器于本次取样时间所取得的温度讯号及上一个次取样时间所取得的温度讯号的差值。
本发明另一种综合加工机的进给轴热变位补偿方法，应用于一个综合加工机，该综合加工机包括一个机座、一个设置于该机座的驱动轴承座、一个设置于该机座并与该驱动轴承座间隔设置的支撑轴承座、一个能够转动地沿一条轴线穿设于该驱动轴承座及该支撑轴承座的进给轴、一个连接并驱动该进给轴转动的驱动马达，及一个安装于该进给轴并随该进给轴的转动而沿该轴线移动的床台，该补偿方法包含下列步骤：
步骤一、组配一个温度感测器于该驱动轴承座、该支撑轴承座及该床台的其中一个，并设置一个电连接该温度感测器及该驱动马达且包括一个数据库的控制模组，该数据库中储存有多个对应于该床台的不同移动范围的预设区间参数，及多个分别对应所述预设区间参数以产生各预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式。
步骤二、利用一个安装于该驱动马达并电连接该控制模组的编码器对该进给轴测量一个反应该进给轴的转动位置的编码位置，该控制模组根据该编码位置计算出该床台的一个现在位置。
步骤三、该控制模组将所述预设区间参数与该现在位置进行比对，并于所述预设区间参数中选取出对应于该现在位置的一个作为一个选定预设区间参数。
步骤四、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式及该温度感测器接收的一个温度讯号计算出相对应的待补偿位移。
步骤五、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的待补偿位移驱动该驱动马达转动该进给轴，以使该床台移动至相对应于该待补偿位移的位置。
该数据库还储存有多个分别为所述预设区间参数对应该温度感测器的预设系数，对应于该选定预设区间参数的待补偿位移等于该温度感测器的温度差与该选定预设区间参数的预设系数的乘积。
该温度感测器的温度差为该温度感测器于本次取样时间所取得的温度讯号及上一次取样时间所取得的温度讯号的差值。
本发明的有益效果在于：借由储存于该数据库中的对应所述预设区间参数的所述位移误差数学式，使对应于该选定预设区间参数的待补偿位移能够准确反应热变位误差，进而能够通过该控制模组驱动该床台移动至对应于该待补偿位移的位置，而修正该进给轴的热变位误差。
附图说明
图1是本发明综合加工机的进给轴热变位补偿方法的一个较佳实施例的系统架构图；
图2是该较佳实施例的系统方块图；
图3是该较佳实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1、2、3，本发明综合加工机的进给轴热变位补偿方法的一个较佳实施例应用于一个综合加工机2，该综合加工机2包括一个机座21、一个设置于该机座21的驱动轴承座22、一个设置于该机座21并与该驱动轴承座22间隔设置的支撑轴承座23、一个能够转动地沿一条轴线L穿设于该驱动轴承座22及该支撑轴承座23的进给轴24、一个连接并驱动该进给轴24转动的驱动马达25，及一个安装于该进给轴24并随该进给轴24的转动而沿该轴线L移动的床台26。
该补偿方法包含下列步骤61至65。
于步骤61时，在邻近该进给轴24的同一侧组配三个温度感测器3，分别位于该驱动轴承座22、该支撑轴承座23及该床台26，并设置一个电连接所述温度感测器3及该驱动马达25且包括一个数据库41的控制模组4，该数据库41中储存有三个对应于该床台26的不同移动范围的预设区间参数、三个分别对应所述预设区间参数以产生各预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式，及九个分别对应所述预设区间参数的所述温度感测器3的预设系数。
于本实例中，所述三个预设区间参数分别对应于图1中的区域I、区域II，及区域III，且每一个预设区间参数分别具有相对邻近该驱动轴承座22的一个最小座标及相对远离该驱动轴承座22的一个最大座标，所述位移误差数学式为：
e m = Σ 1 n Δ T n · C mn
其中，
m为预设区间参数的数量，
n为温度感测器3的数量，
em为对应于第m预设区间参数的待补偿位移，
ΔTn为第n温度感测器3的温度差，
Cmn为第m预设区间参数对应第n温度感测器3的预设系数。
每一个温度感测器3的温度差ΔTn为该温度感测器3于本次取样时间所取得的温度讯号T及上一次取样时间所取得的温度讯号T的差值。
由于本实施例中，温度感测器3的数量为三个，因此对应于第一预设区间参数(即对应于区域I)的位移误差数学式展开后为：
e1＝ΔT1·C11+ΔT2·C12+ΔT3·C13
其中，ΔT1、ΔT2、ΔT3代表所述三个温度感测器3的温度差，C11、C12、C13代表第一预设区间参数对应所述温度感测器3的预设系数。
于步骤62时，利用一个安装于该驱动马达25并电连接该控制模组4的编码器5对该进给轴24测量一个反应该进给轴24的转动位置的编码位置P，该控制模组4根据该编码位置P计算出该床台26的一个现在位置。
于步骤63时，该控制模组4将所述预设区间参数与该现在位置进行比对，并自所述预设区间参数中选取出一与该现在位置对应的一个预设区间参数作为一个选定预设区间参数。于本实施例中，该选定预设区间参数的选取方式为判断该现在位置是落于哪一个预设区间参数，当该现在位置落于其中一预设区间参数的该最小座标及该最大座标间时，该预设区间参数就被指定为该选定预设区间参数。
于步骤64时，该控制模组4根据对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式及所述温度感测器3接收的多个温度讯号T计算出相对应的待补偿位移。
于本实施例中，对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式为：
e s = Σ 1 n Δ T n · C sn ,
es为对应于该选定预设区间参数的待补偿位移，
n为所述温度感测器的数量，
ΔTn为第n温度感测器的温度差，
Csn为该选定预设区间参数对应第n温度感测器的预设系数。
于步骤65时，该控制模组4根据已计算出的对应于选定预设区间参数的待补偿位移驱动该驱动马达25转动该进给轴24，以使该床台26移动至对应于该待补偿位移的位置。
所述温度感测器3的摆放位置及所述预设系数是先经过实验而建立于该数据库41中，通过对应不同的预设区间参数的位移误差数学式所得到的待补偿位移会与该进给轴24于该床台26移动时所产生的热变位误差方向相反，因此根据待补偿位移而移动该床台26后，能够修正该进给轴24所产生的热变位误差，进而精准的控制该床台26的位置。
值得一提的是，在特定的综合加工机2中，温度感测器3的数量也可以是一个(即n＝1)，而设置于该驱动轴承座22、该支撑轴承座23及该床台26的其中一个，同时，该预设系数的数量对应于所述预设区间参数而为三个，此时，对应于该选定预设区间参数的待补偿位移等于该温度感测器3的温度差与对应于该选定预设区间参数的该预设系数的乘积，如此，也能够达到修正该进给轴24所产生的热变位误差的有益效果。
综上所述，借由储存于该数据库41中的所述预设区间参数及所述位移误差数学式，使对应于该选定预设区间参数的待补偿位移能够准确反应热变位误差，进而能够通过该控制模组4驱动该床台26移动至相对应于该待补偿位移的位置，而修正该进给轴24的热变位误差，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (6)

1.一种综合加工机的进给轴热变位补偿方法，应用于一个综合加工机，该综合加工机包括一个机座、一个设置于该机座的驱动轴承座、一个设置于该机座并与该驱动轴承座间隔设置的支撑轴承座、一个能够转动地沿一条轴线穿设于该驱动轴承座及该支撑轴承座的进给轴、一个连接并驱动该进给轴转动的驱动马达，及一个安装于该进给轴并随该进给轴的转动而沿该轴线移动的床台，其特征在于：该补偿方法包含下列步骤：
步骤一、组配多个温度感测器于该驱动轴承座、该支撑轴承座及该床台的至少其中一个，并设置一个电连接所述温度感测器及该驱动马达且包括一个数据库的控制模组，该数据库中储存有多个对应于该床台的不同移动范围的预设区间参数，及多个分别对应所述预设区间参数以产生各预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式；
步骤二、利用一个安装于该驱动马达并电连接该控制模组的编码器对该进给轴测量一个反应该进给轴的转动位置的编码位置，该控制模组根据该编码位置计算出该床台的一个现在位置；
步骤三、该控制模组将所述预设区间参数与该现在位置进行比对，并于所述预设区间参数中选取出对应于该现在位置的一个作为一个选定预设区间参数；
步骤四、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式及所述温度感测器接收的多个温度讯号计算出相对应的待补偿位移；及
步骤五、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的待补偿位移驱动该驱动马达转动该进给轴，以使该床台移动至相对应于该待补偿位移的位置。
2.根据权利要求1所述的综合加工机的进给轴热变位补偿方法，其特征在于：该数据库还储存有多个分别为所述预设区间参数对应所述温度感测器的预设系数，对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式为：
e s = Σ 1 n Δ T n · C sn ,
es为对应于该选定预设区间参数的待补偿位移，
n为所述温度感测器的数量，
ΔTn为第n温度感测器的温度差，
Csn为该选定预设区间参数对应第n温度感测器的预设系数。
3.根据权利要求2所述的综合加工机的进给轴热变位补偿方法，其特征在于：每一个温度感测器的温度差为该温度感测器于本次取样时间所取得的温度讯号及上一个次取样时间所取得的温度讯号的差值。
4.一种综合加工机的进给轴热变位补偿方法，应用于一个综合加工机，该综合加工机包括一个机座、一个设置于该机座的驱动轴承座、一个设置于该机座并与该驱动轴承座间隔设置的支撑轴承座、一个能够转动地沿一条轴线穿设于该驱动轴承座及该支撑轴承座的进给轴、一个连接并驱动该进给轴转动的驱动马达，及一个安装于该进给轴并随该进给轴的转动而沿该轴线移动的床台，其特征在于：该补偿方法包含下列步骤：
步骤一、组配一个温度感测器于该驱动轴承座、该支撑轴承座及该床台的其中一个，并设置一个电连接该温度感测器及该驱动马达且包括一个数据库的控制模组，该数据库中储存有多个对应于该床台的不同移动范围的预设区间参数，及多个分别对应所述预设区间参数以产生各预设区间参数的待补偿位移的位移误差数学式；
步骤二、利用一个安装于该驱动马达并电连接该控制模组的编码器对该进给轴测量一个反应该进给轴的转动位置的编码位置，该控制模组根据该编码位置计算出该床台的一个现在位置；
步骤三、该控制模组将所述预设区间参数与该现在位置进行比对，并于所述预设区间参数中选取出对应于该现在位置的一个作为一个选定预设区间参数；
步骤四、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的位移误差数学式及该温度感测器接收的一个温度讯号计算出相对应的待补偿位移；及
步骤五、该控制模组根据对应于该选定预设区间参数的待补偿位移驱动该驱动马达转动该进给轴，以使该床台移动至相对应于该待补偿位移的位置。
5.根据权利要求4所述的综合加工机的进给轴热变位补偿方法，其特征在于：该数据库还储存有多个分别为所述预设区间参数对应该温度感测器的预设系数，对应于该选定预设区间参数的待补偿位移等于该温度感测器的温度差与该选定预设区间参数的预设系数的乘积。
6.根据权利要求5所述的综合加工机的进给轴热变位补偿方法，其特征在于：该温度感测器的温度差为该温度感测器于本次取样时间所取得的温度讯号及上一次取样时间所取得的温度讯号的差值。
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