CN1087209C - 补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法 - Google Patents

补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1087209C
CN1087209C CN98114649A CN98114649A CN1087209C CN 1087209 C CN1087209 C CN 1087209C CN 98114649 A CN98114649 A CN 98114649A CN 98114649 A CN98114649 A CN 98114649A CN 1087209 C CN1087209 C CN 1087209C
Authority
CN
China
Prior art keywords
machine element
linear electric
machine
electric machine
linear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN98114649A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1203137A (zh
Inventor
斯蒂勒·拉松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LIDKOEPING MACHINE TOOLS AB
Original Assignee
LIDKOEPING MACHINE TOOLS AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LIDKOEPING MACHINE TOOLS AB filed Critical LIDKOEPING MACHINE TOOLS AB
Publication of CN1203137A publication Critical patent/CN1203137A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1087209C publication Critical patent/CN1087209C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/001—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
    • B23Q11/0028—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine by actively reacting to a change of the configuration of the machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/56—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/58—Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with sliding pairs only, the sliding pairs being the first two elements of the mechanism a single sliding pair
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

补偿第一机床构件(2)和可能的支承装置(7)的非塑性变形的装置和方法，第一机床构件至少包括机加工装置(1)并在至少包括一进给拖板(4)和一线性电机(5)的线性操作中固定在第二机床构件(3)上。该装置的特征是进给拖板和线性电机带有位置反馈地设置在位置闭环结构(6)中；变形基本由线性电机实施的第二机床构件(3)的线性移动补偿；线性移动的程度以线性电机绕组中电流变化为基础，电流变化由作用在线性电机上的力引起，该力来源于第一机床构件和可能的支承构件的变形。

Description

补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法
技术领域
本发明涉及用于补偿第一机床构件和可能的支承装置的非塑性变形的装置，上述第一机床构件至少包括机加工装置并在至少包括一个进给拖板和一个线性电机的线性操作中固定在第二机床构件上。本发明也涉及补偿方法和校准上述装置的方法。
背景技术
在许多机床中，线性进给拖板是一个重要构件。进给拖板的目的是提供线性移动。这种进给拖板可以是只包括一个进给拖板和一个简单的进给运动的机床部件或者是带有若干轴线的若干进给拖板和计算机化数控进给运动的机床。传统上进给拖板的进给运动是由闭环结构中包括的滚珠丝杠、旋转伺服电机和位置测量系统实现的。
由于各种原因，在拖板进给方向上需要可能实现的最大刚度。由于拖板的运动质量和进给的刚度，在惯性力的阻力与拖板的静刚度大小相同的频率范围中可能出现机械共振。在上述频率范围内，可引起相当大的刚度损失。这种损失可导致机床性能下降。
位置闭环结构中的线性电机可以有效地替代上述传统的解决方案。这种替代的效果是，这种拖板将不存在被动的刚度，而是必须由闭环结构中的线性电机主动地增加机加工区域中的刚度。下文中机加工区域定义为机加工装置工作的区域。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于补偿机床中非塑性变形的装置，上述机床包括车床、铣床、包括无心磨床的磨床、轴向钻削和镗削机床或其它任何涉及线性进给的机床。
上述目的包括，为了补偿除线性拖板本身的其它机床构件的挠曲，借助线性电机绕组中的电流量连续地改变向位置闭环的位置基准输入，从而将位置闭环结构中与线性电机配合工作的线性拖板的进给刚度传至机床的机加工(例如切削)区域，上述机床构件的挠曲是由线性拖板的线性进给运动和机加工过程引起的。
本装置的特征在于：进给拖板和线性电机带有位置反馈地设置在位置闭环结构中，机床构件的变形基本由线性电机实施的第二机床构件的线性移动来补偿，线性移动的程度是以线性电机绕组中电流变化为基础的，电流变化是承受变形时机加工装置和线性电机的相互作用引起的。
附图说明
图1表示按照本发明的装置。虚线表示装置处于工作变形状态，即，装置承受来自机加工装置的由线性进给引起且导致变形的力。
图2表示按照本发明的位置闭环结构的框图的实例，它用于控制装置的线位移。虚线表示装置处于工作变形状态，即，装置承受来自机加工装置的、由线性进给引起且导致变形的力。
图3表示在无心磨床中实施的装置的情形中的校准状态。虚线表示装置处于变形状态，即，装置承受来自机加工装置的、由线性进给引起且导致变形的力。
具体实施方式
现在参阅图1，装置的推荐实施例首先包括负责实际机加工的机加工装置1。机加工装置1固定在第一机床构件2上，应注意的是，第一机床构件2可直接连接于第二机床构件3，第二机床构件包括至少一个进给拖板4和一个线性电机5，其用于在位置闭环结构中的位置反馈，这可以通过一个电路或一个通用计算机中执行的计算机程序来实现。适用的位置闭环结构6的一个实例表示在图2中。第二机床构件3可以固定在地基或第三机床构件上。
装置也补偿必要的支承装置7中的非塑性变形。该支承装置的目的主要是利于机加工，例如，在加工中将工件固定在位。应注意的是，在某些应用场合中，支承装置7也许是不必要的，而在另一些场合中，例如在无心磨削工艺中，为了实现本发明的目的，它却是至关重要的。
在工作中，机床构件2，3及可能还有支承装置7由于机加工装置1产生的力可能发生弹性变形。包括机加工装置1的第一机床构件2借助线性电机5沿图1中箭头A的方向移动，这形成在图1中由虚线箭头B指示的变形力。本发明只研究弹性变形的补偿。变形是由所述第二机床构件3的线性运动补偿的。补偿是借助至少一个线性电机5实现的，线性电机可以是标准型号的。线性运动的程度按照磁学基本原理与线性电机5绕组中的电流有关，这是由于变形与作用在机加工装置1上的力成正比，因而与线性电机5绕组中的电流成正比的缘故。
应注意的是，补偿主要是在连续的基础上进行的。但是，也应注意的是，补偿也可以在非连续的基础上进行。另外，进给拖板4和线性电机5是直接相连的。
由位置闭环结构6产生的补偿的程度可以由补偿系数来调节，补偿系数可任意设定，但最好设定在0和1之间。如果系数设定为零，则根本没有补偿。如果系数设定为1，则对变形作完全补偿。补偿系数不必是恒定的。例如，它可以是一个函数，该函数取决于频率、绕组中电流、电流的导数或与机加工区域的活动或参数有关的特性。
如涉及高频率则可能必须滤波。
在使用前必须进行装置的校准。校准的目的是找出包括机加工装置1，可能还有支承装置7的第一机床构件2的特性。这是通过下述方式实现的，即，使机床处于一种状态，该状态只涉及包括机加工装置1，可能还有支承装置7的第一机床构件2的特性，即，机床未装载被加工的材料。校准方法的下一步骤是移动机加工装置1以接触可能的支承装置7。与该移动有关的变形数据和线性电机5的绕组中的电流被存储在一个存储器中，例如一个查找表格(look-up table)，它可以储存在位置闭环电路6中。这还可以体现在图3所示的无心磨削工艺的情形中。图3表示与支承装置7接触的磨削装置8，力A和B使第一机床构件2和支承装置7发生变形。
校准通常至少进行一次，但是也可以在任何需要时进行。校准也考虑包括第一机加工装置1，以及可能的支承装置7的第一机床构件2的非线性特征。

Claims (5)

1.用于补偿第一机床构件(2)及可能的支承装置(7)的非塑性变形的装置，所述第一机床构件(2)至少包括机加工装置(1)，并在至少包括一个进给拖板(4)和一个线性电机(5)的线性操作中固定在一个第二机床构件(3)上，其特征在于：
所述进给拖板(4)和线性电机(5)带有位置反馈地设置在一个位置闭环结构(6)中；
所述变形基本被所述线性电机(5)实施的所述第二机床构件(3)的线性移动补偿；以及
所述线性移动的程度是以线性电机(5)绕组中的电流变化为基础的，上述电流变化是由作用在线性电机(5)上的力引起的，所述力来源于所述第一机床构件(2)和可能的支承装置(7)的变形。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述补偿是在连续基础上进行的。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述进给拖板(4)和所述线性电机(5)直接相连。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述补偿是由补偿系数控制的，补偿系数可任意设定，但最好设定在0和1之间。
5.用于校准根据权利要求1所述的装置的方法，其特征在于包括以下步骤：
使所述装置进入校准状态；
使所述机加工装置(1)位移，形成所述第一机床构件(2)和可能的支承装置(7)的变形；
将与所述第一机床构件(2)的所述线性移动和所述线性电机(5)绕组中的电流有关的数据存储在适当装置中，该适当装置用于将所述数据传至所述结构(6)。
CN98114649A 1997-06-12 1998-06-12 补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法 Expired - Fee Related CN1087209C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9702262A SE509586C2 (sv) 1997-06-12 1997-06-12 Anordning och metod för kompensering av deformationen av ett maskinelement och eventuella stödmedel
SE97022628 1997-06-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1203137A CN1203137A (zh) 1998-12-30
CN1087209C true CN1087209C (zh) 2002-07-10

Family

ID=20407369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN98114649A Expired - Fee Related CN1087209C (zh) 1997-06-12 1998-06-12 补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0885688A3 (zh)
JP (2) JPH1158178A (zh)
KR (1) KR100293969B1 (zh)
CN (1) CN1087209C (zh)
SE (1) SE509586C2 (zh)
TW (1) TW393361B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4098761B2 (ja) * 2004-08-17 2008-06-11 ファナック株式会社 仕上げ加工方法
DE102005012105A1 (de) * 2005-03-09 2006-09-21 Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky Verfahren und Steuerung zur Kompensation von Positionierungenauigkeiten
JP4598617B2 (ja) * 2005-07-14 2010-12-15 オークマ株式会社 数値制御機械の位置制御装置
CN100388620C (zh) * 2006-06-13 2008-05-14 上海微电子装备有限公司 一种提高永磁直线电机运动精度的方法
TWI483812B (zh) * 2012-03-05 2015-05-11 yi cheng Zhu 內孔研磨機的運作及電流式防損壞偵測方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08122045A (ja) * 1994-10-19 1996-05-17 Nippon Thompson Co Ltd 物品計測装置
JPH08309641A (ja) * 1995-05-12 1996-11-26 Toyoda Mach Works Ltd リニアモータを用いた送り装置
JPH08331832A (ja) * 1995-06-01 1996-12-13 Fanuc Ltd 同一軸上で推力の切換が可能なリニアモータの構造

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3302063C2 (de) * 1983-01-22 1986-06-19 Brüstle, Michael, Dr.-Ing., 7000 Stuttgart Einrichtung zur Kompensation von Lagefehlern an Werkzeug- oder Meßmaschinen sowie an Industrie-Robotern
DE3922524A1 (de) * 1989-07-08 1991-01-17 Kuka Schweissanlagen & Roboter Verfahren zur regelung der bewegungen einer achse an programmgesteuerten maschinen und regelsystem
DE4315818A1 (de) * 1993-05-12 1994-11-17 Schaudt Maschinenbau Gmbh Schlittenantrieb für Maschinen und Einrichtungen zur Teile-Bearbeitung, Teile-Montage und dergleichen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08122045A (ja) * 1994-10-19 1996-05-17 Nippon Thompson Co Ltd 物品計測装置
JPH08309641A (ja) * 1995-05-12 1996-11-26 Toyoda Mach Works Ltd リニアモータを用いた送り装置
JPH08331832A (ja) * 1995-06-01 1996-12-13 Fanuc Ltd 同一軸上で推力の切換が可能なリニアモータの構造

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990006905A (ko) 1999-01-25
JP3065597U (ja) 2000-02-02
JPH1158178A (ja) 1999-03-02
SE9702262D0 (sv) 1997-06-12
TW393361B (en) 2000-06-11
SE509586C2 (sv) 1999-02-15
CN1203137A (zh) 1998-12-30
SE9702262L (sv) 1998-12-13
KR100293969B1 (ko) 2001-07-12
EP0885688A3 (en) 2001-10-17
EP0885688A2 (en) 1998-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Endo et al. Robust digital tracking controller design for high-speed positioning systems
US4843293A (en) Apparatus for controlling servo system employing piezo-electric actuator
Chen et al. Control approaches to the suppression of machining chatter using active magnetic bearings
CN100533328C (zh) 具有返送型过流保护电路的恒压源电路
US8157252B2 (en) Machine tool
CA2646160C (en) Machine tool or production machine with signal generation by means of direct drive and method for generating signals in such a machine
Zalucky et al. Active control of robot structure deflections
US6316903B1 (en) Synchronous controller
US6982536B2 (en) Device and method for apportioning a movement of a machine element along a drive axis of a machine tool or production machine
CN1087209C (zh) 补偿机床构件和支承装置变形的装置及校准该装置的方法
GB2067932A (en) Work support table
US5022294A (en) Cutting apparatus for a noncircular cross section
US4795878A (en) Scanner for industrial laser machines
EP0363785A2 (en) Transducer for the detection of dynamic forces, measuring and/or control equipment and method including such transducer
CN205438017U (zh) 压电自感应式数控车床刀架可靠性试验系统
CN1083751C (zh) 数控式镗削径向进刀方法及装置
CN113646131A (zh) 具有多重振动检测的机床中的振动衰减
JPS61214942A (ja) 駆動手段
KR100197207B1 (ko) 압전 물질을 이용한 미소 절삭 시스템
CN1034404C (zh) 激光加工的z轴跟踪系统
CN114448320B (zh) 一种基于音圈电机的电磁顺应装置
CN111940773B (zh) 用于切削加工的全向恒扭矩加工辅助装置
EP2775360B1 (en) Control apparatus of linear motion stage
CN115847119B (zh) 一种基于超声振动的刚柔耦合微进给系统
US5432423A (en) Electronic damping system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee