CN104718052A - 具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法，用于防止由滚珠丝杠与轴承的机械摩擦热而导致的热位移，本发明的具备滚珠丝杠(10)的机床的热位移防止装置包括：轴承(22)，其设置于所述滚珠丝杠(10)的外周缘；轴承座(21)，其用于支承所述轴承(22)；空间部(50)，其形成于所述轴承座(21)的上部一侧面；加热单元(30)，其具备与所述空间部(50)的内部形状对应的外部形状；温度传感器(40)，其设置于与所述加热单元(30)相对的位置；及控制单元(70)，其根据由所述温度传感器(40)所测量的温度而控制向所述加热单元(30)供给电源的电源供给装置(80)的接通/关闭(on/off)。

Description

具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法
技术领域
本发明涉及具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法，尤其涉及如下的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法：根据安装于轴承座的加热单元和温度传感器而防止热位移，通过控制单元来控制向加热单元供给电源的电源供给装置的接通/关闭(on/off)而防止热位移。
背景技术
在各种产业现场中，包括车削加工中心、加工中心、门型加工中心、电火花加工机床、水平型数控镗床、数控车床等在内的各个种类的机床按照相应作业用途而广泛被使用。
如图1所示，一般各个种类的机床为了将旋转运动转换为直线运动而使用滚珠丝杠。滚珠丝杠10由与滚珠丝杠10接触的轴承22和包围该轴承22的轴承座21及旋转滚珠丝杠的动力传递部构成。
一般地，滚珠丝杠10根据由机械摩擦而产生的热而引起热变形，即换言之根据热变形而引起伸缩。当根据滚珠丝杠与轴承的摩擦热而引起滚珠丝杠的热变形时，在要求高精密度的机床中减小加工物的精密度，其结果引起降低机床的生产性的问题。
如图1所示，在以往的利用滚珠丝杠10的机床的情况下，为了将由滚珠丝杠10与轴承21的摩擦热而引起的热变形最小化，向滚珠丝杠的内部空洞强行注入空气(air)而间接地冷却滚珠丝杠10，从而防止了轴承22的热变形。但是，在这样的以往技术的情况下，并不是直接冷却产生最多摩擦热的轴承21，而是间接地冷却滚珠丝杠10，根据被冷却的滚珠丝杠而间接地冷却轴承21，因此为了防止热变形而需要持续地强行注入空气，由此需要花费很多费用和时间。
另外，在机床停止的状态即滚珠丝杠被冷却的状态下使机床工作的情况下，轴承也保持被冷却的状态，因此为了防止工作物的热位移，直到轴承达到一定温度为止不进行加工物的加工作业，而是使机床预备地工作而进行长时间的机床的暖机(wormingup)过程，由此浪费电力，并降低生产性。
进而，在精密加工时根据热位移而产生加工误差。
发明内容
技术课题
本发明是为解决如上述的问题点而研发的，本发明用于提供根据安装于轴承座而对轴承进行暖机的加热单元和温度传感器而在具备滚珠丝杠的机床中防止由滚珠丝杠与轴承的摩擦热而导致的热位移，更具体地，本发明的目的在于防止由机床在寒冷地区或如冬季这样的低温状态下工作之后暂时停止的期间的急剧的温度下降或最初工作时的低温而导致的热位移。
另外，本发明的另一目的在于提供如下的热位移防止方法：通过具备温度存储单元、存储部及控制部的控制单元，根据由温度传感器而测量的温度而控制施加给加热单元的电源供给装置的电源，从而将具备滚珠丝杠的机床的热位移最小化。
用于解决课题的手段
为了达到本发明的目的，本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置包括：轴承，其设置于所述滚珠丝杠的外周缘；轴承座，其用于支承所述轴承；空间部，其形成于所述轴承座的上部一侧面；加热单元，其具备与所述空间部的内部形状对应的外部形状；温度传感器，其设置于与所述加热单元相对的位置；及控制单元，其根据由所述温度传感器所测量的温度而控制向所述加热单元供给电源的电源供给装置的接通/关闭(on/off)。
另外，在本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的其他优选实施例中，所述加热单元包括：热线销，其具备与所述空间部的内部形状对应的形状；热线线圈，其设置于所述热线销的内部，并产生热；热线绝缘子，其为了实现所述热线线圈的绝缘而设置于所述热线销的上端；及热线电线，其一端嵌入在所述热线绝缘子的内部而与所述热线线圈连接，另一端与电源供给装置连接而向所述热线线圈供给电源。
另外，在本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的其他优选实施例中，控制单元包括：温度存储单元，其存储由所述温度传感器测量的轴承的温度；存储部，其存储所述轴承的预设定温度；及控制部，其对存储于所述温度存储单元的轴承的测量温度与存储于所述存储部的温度进行比较而控制所述电源供给装置的接通/关闭(on/off)。
为了达到本发明的另一目的，本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法包括如下步骤：通过温度传感器来测量轴承的温度的步骤；将所述测量的轴承的温度传送到温度存储单元的步骤；对存储于存储部的所述轴承的预设定温度值与存储于所述温度存储单元的轴承的测量温度进行比较的步骤；及根据所述比较的温度而控制电源供给装置的接通/关闭(on/off)的步骤。
发明效果
本发明的针对静态下垂的机床的校正装置及校正方法特别具有如下效果：能够实时校正由机床在寒冷地区或如冬季这样的低温状态下工作之后暂时停止的期间的急剧的温度下降或最初工作时的低温而导致的根据静态下垂的机床的位置误差，从而提高加工物的加工精密度和生产性。
另外，根据本发明的针对静态偏转的机床的校正装置及校正方法，针对机床的各个结构物的每个测量位置，并不是通过预测而决定偏转误差量并决定校正量，而是通过计算由实际静态下垂而产生的校正量来进行校正，从而通过正确的误差校正而提高生产性。
进而，根据本发明的针对静态偏转的机床的校正装置及校正方法，无需针对机床的所有移送区间而计算预测误差量，因此能够节省进行针对静态偏转的位置校正的时间及费用。
附图说明
图1表示在以往的具备滚珠丝杠的机床中防止热位移的装置的剖面图。
图2表示根据本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的概念图。
图3是表示在本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置中的加热单元和温度传感器的设置位置的俯视图。
图4表示在本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置中的加热单元的详细剖面图。
图5表示本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法的顺序图。
<符号说明>
10：滚珠丝杠，21：轴承座，
22：轴承，30：加热单元，
31：热线电线，32：热线绝缘子，
33：热线线圈，34：热线销，
40：温度传感器，50：空间部，
70：控制单元，71：温度存储单元，
72：存储部，73：控制部，
80：电源供给装置，
S1：测量轴承的实时温度的步骤，
S2：将所测量的温度传送到温度存储单元的步骤，
S3：将预设定温度与存储于温度存储单元的测量温度进行比较的步骤，
S4：对电源供给装置80的接通/关闭(on/off)进行控制的步骤。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。首先，对各个附图的构成要件附加参考符号，对于相同的构成要件赋予相同的符号。
图2表示根据本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的概念图。图3是表示在本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置中的加热单元和温度传感器的设置位置的俯视图。图4表示在本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置中的加热单元的详细剖面图。
参照图2至图4，对本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置进行说明。本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置由轴承22、轴承座21、空间部50、加热单元30、温度传感器40及控制单元70构成。
一般地，滚珠丝杠10将旋转运动转换为直线运动而作为机床的移送单元来使用。轴承22设置于滚珠丝杠10的外周缘。
轴承座21包围轴承22而设置，以使轴承座21支承轴承22并将轴承22结合到滚珠丝杠10。
为了确保用于设置温度传感器40和加热单元30的空间，空间部50形成于轴承座21的上部一侧面。在本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的优选实施例中，空间部50的长度为90mm，直径为6φ，但并不限于此。另外，如图3所示，在本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的优选一实施例中，空间部50形成为双层结构，由此防止加热单元30和温度传感器40在机床的工作中从空间部50脱离。
加热单元30具备与空间部50的内部形状对应的外部形状，并嵌入空间部50而设置。
温度传感器40以与加热单元30相对的方式设置于轴承座21的上部另一侧面。
控制单元70根据由温度传感器40测量的温度而控制向所述加热单元30供给电源的电源供给装置80的接通/关闭(on/off)。即，通过温度传感器40而实时测量轴承22的温度，将轴承的实时温度与预设定的温度比较而控制电源供给装置80的接通/关闭。
根据本发明的优选一实施例，预设定的温度优选被设定为18℃～20℃。
由此，本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置将由根据滚珠丝杠与轴承的机械摩擦而产生的摩擦热导致的热变形防止最小化，并减少工作物的加工误差而提高工作物的生产性。另外，针对在对机床的加工物进行加工之前进行长时间的暖机作业而将装备暖机为适当温度的情况，通过控制向加热单元30供给电源的电源供给装置80的接通/关闭，利用加热单元30而短时间内执行用于加工加工物的装备的暖机作业，因此能够提高生产性。进而，随着加工加工物的装备以适当温度运行，减少热变形防止，由此能够减少用于维持热变形防止的费用。
如图4所示，根据本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的优选一实施例，加热单元30由热线销34、热线线圈33、热线绝缘子32及热线电线31构成。
热线销34具备与空间部50的内部形状对应的形状。在本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的一优选实施例中，热线销34形成为向轴承座22的外部突出的热线销34的上部具备比热线销34的下部更大的直径，以使与空间部50的双层结构对应。
热线线圈33设于热线销34的内部空间上。在根据控制单元而接通电源供给装置80时，热线线圈33根据通过热线电线31而被供给到的电源而产生热，由此对轴承21进行暖机。
热线绝缘子32设置于热线销34的上端。根据热线绝缘子32，在向热线线圈33施加电源而发生漏电等事故时，能够保护加热单元30。
热线电线31的一端嵌入热线绝缘子32的内部而与热线线圈33连接，热线电线31的另一端与电源供给装置80连接，从而在接通电源供给装置80的情况下向热线线圈33供给电源。
如图2所示，根据本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的一优选实施例，控制单元70由温度存储单元71、存储部72及控制部73构成。
温度存储单元71存储由温度传感器40实时测量的轴承22的温度，将实时存储的轴承220的温度传送给控制部73。
存储部72考虑滚珠丝杠的长度和直径等，将轴承22的适当温度数据库(database)化而存储。存储于本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置的存储部72的轴承的预设定温度优选为18℃～20℃，存储于存储部的轴承的预设定温度最优选为20℃，但并不限于此。
控制部73将实时测量而存储于温度存储单元71的轴承的温度与作为预设定的温度而存储于存储部72的数值进行比较而控制电源供给装置80的接通/关闭(on/off)。
由此，在无需防止热变形的情况下，切断电源供给装置的电源，防止浪费不必要的能源而节省费用。另外，将热变形防止最小化而减少加工误差，由此提高生产性。
图5表示本发明的一优选实施例的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法的顺序图。
参照图5，对本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法进行说明。本发明的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法包括如下步骤：测量轴承的实时温度的步骤(S1)；将测量的温度传送到温度存储单元的步骤(S2)；将预设定温度与存储于温度存储单元的测量温度进行比较的步骤(S3)；及控制电源供给装置80的接通/关闭(on/off)的步骤(S4)。
通过温度传感器(40)而实时测量轴承的温度。在轴承的温度测量步骤(S1)之后，将所测量的轴承的实时温度传送到温度存储单元71。在传送到温度存储单元71的步骤(S2)之后，对存储于存储部72的轴承22的预设定温度(18℃～20℃)与存储于温度存储单元71的轴承的实时测量温度进行比较。在比较预设定温度与实时测量温度的步骤(S3)之后，根据所比较的温度，通过控制部73而控制电源供给装置80的接通/关闭(on/off)。
本发明不限于附图所示的变形例和上述说明的实施例，可扩展为属于所附的权利要求书的范畴内的其他实施例。
产业上的利用可能性
本发明涉及如下的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置及热位移防止方法：根据安装于轴承座的加热单元和温度传感器而防止热位移，通过控制单元来控制向加热单元供给电源的电源供给装置的接通/关闭(on/off)而防止热位移。

Claims (4)

1.一种具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置，其特征在于，包括：
轴承，其设置于所述滚珠丝杠的外周缘；
轴承座，其用于支承所述轴承；
空间部，其形成于所述轴承座的上部一侧面；
加热单元，其具备与所述空间部的内部形状对应的外部形状；
温度传感器，其设置于与所述加热单元相对的位置；及
控制单元，其根据由所述温度传感器所测量的温度而控制向所述加热单元供给电源的电源供给装置的接通/关闭。
2.根据权利要求1所述的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置，其特征在于，
所述加热单元包括：
热线销，其具备与所述空间部的内部形状对应的形状；
热线线圈，其设置于所述热线销的内部，并产生热；
热线绝缘子，其为了实现所述热线线圈的绝缘而设置于所述热线销的上端；及
热线电线，其一端嵌入在所述热线绝缘子的内部而与所述热线线圈连接，另一端与电源供给装置连接而向所述热线线圈供给电源。
3.根据权利要求2所述的具备滚珠丝杠的机床的热位移防止装置，其特征在于，
所述控制单元包括：
温度存储单元，其存储由所述温度传感器测量的轴承的温度；
存储部，其存储所述轴承的预设定温度；及
控制部，其对存储于所述温度存储单元的轴承的测量温度与存储于所述存储部的温度进行比较而控制所述电源供给装置的接通/关闭。
4.一种具备滚珠丝杠的机床的热位移防止方法，其特征在于，由如下步骤构成：
通过温度传感器来测量轴承的温度的步骤；
将所述测量的轴承的温度传送到温度存储单元的步骤；
对存储于存储部的所述轴承的预设定温度与存储于所述温度存储单元的轴承的测量温度进行比较的步骤；及
根据所述比较的温度而控制电源供给装置的接通/关闭的步骤。
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