CN108873808A - 热误差主动补偿系统 - Google Patents

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CN108873808A
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孟健
郑大可
施志虎
李向东
李朝军
戚羽瑄
杨晓
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Bozhon Precision Industry Technology Co Ltd
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Bozhon Precision Industry Technology Co Ltd
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35015—Calculate production compensation, heat shrinkage, overetching

Abstract

一种高精度机械设备技术领域的热误差主动补偿系统，包括机体，机体内设有流道，流道连接有进液管路和出液管路，进液管路、出液管路与盛有流体的流体箱相连，流体箱设有换热机构和流体驱动机构；对应机体和流体箱，分别设有数个温度传感器以测量机体温度、流体箱中流体温度；所述换热机构、流体驱动机构和各温度传感器与控制器相连，控制器通过各温度传感器采集的机体温度、流体温度，控制换热机构加热流体箱中流体，控制流入流道的流体流速。本发明在加工、测量设备内部布置流体流通管路，通过控制管路中流体的温度和流速，消除环境温差引起的设备热误差。

Description

热误差主动补偿系统
技术领域
本发明涉及的是一种高精度机械设备领域的技术，具体是一种热误差主动补偿系统。
背景技术
高精度机床和高精度三维测量设备能实现高精确度的工件加工和测量，而外部热源和内部热源对于上述设备的影响很大，严重影响加工和测量精度。目前的热误差补偿集中于对机床主轴的温度进行控制，机床主轴在加工时会产生大量热量，对其进行控制能有效提升设备的加工测量精度。但上述控制难以解决低环境温度对于加工、测量设备的影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种热误差主动补偿系统，在加工、测量设备内部布置流体流通管路，通过控制管路中流体的温度和流速，消除环境温差引起的设备热误差。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括机体，机体内设有流道，流道连接有进液管路和出液管路，进液管路、出液管路与盛有流体的流体箱相连，流体箱设有换热机构和流体驱动机构；
对应机体和流体箱，分别设有数个温度传感器以测量机体温度、流体箱中流体温度；
所述换热机构、流体驱动机构和各温度传感器与控制器相连，控制器通过各温度传感器采集的机体温度、流体温度，控制换热机构加热流体箱中流体，控制流入流道的流体流速。
优选地，所述流道在机体内呈蛇形管路；所述流道在机体上设有进液口和出液口，进液口与进液管路相连，出液口与出液管路相连。
优选地，所述换热机构采用电加热器。
所述流体驱动机构包括流体驱动泵和驱动电机。
所述机体包括：基座及设置在基座上的支撑结构。
技术效果
与现有技术相比，本发明在加工、测量设备内部布置流体流通管路，通过控制管路中流体的温度和流速，消除环境温差引起的设备热误差，保持设备机体处于恒定温度下，提升加工、测量的稳定性。
附图说明
图1为实施例1的整体结构示意图；
图2为机体内部流道结构示意图；
图中：机体1、第一温度传感器2、进液管路3、出液管路4、流体箱5、第二温度传感器6、电加热器7、驱动电机8、驱动泵9、控制器10、流道11、进液口12、出液口13。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例包括机体1，机体1内设有流道，流道连接有进液管路3和出液管路4，进液管路3、出液管路4与盛有流体的流体箱5相连，流体箱5设有换热机构和流体驱动机构；
对应机体1和流体箱5，分别设有数个第一温度传感器2和第二温度传感器6以测量机体温度、流体箱中流体温度；
所述换热机构、流体驱动机构和各温度传感器与控制器10相连，控制器10通过各温度传感器采集的机体温度、流体温度，控制换热机构加热流体箱中流体，控制流入流道的流体流速。
如图2所示，所述流道11在机体内呈蛇形管路，这样流道中的流体可以与机体保持均匀的热交换；所述流道11在机体上设有进液口12和出液口13，进液口12与进液管路3相连，出液口13与出液管路4相连。
优选地，所述换热机构采用电加热器7。
所述流体驱动机构包括流体驱动泵9和驱动电机8。
所述机体1包括：基座及设置在基座上的支撑结构，所述支撑结构可以是横梁或支撑臂等。
以冬季较低的环境作业温度为例，本实施例为了使流体箱5中流体的温度保持恒定的温度，根据热平衡理论建立相应的控制策略；控制器10根据第二温度传感器6反馈的流体箱5中流体的温度信号，计算出相应的电加热器7的控制信号，并将计算出的控制信号实时输出至电加热器7，通过闭环控制实现对流体箱5中流体温度的精确控制；
另一方面，为了使机体温度保持恒定的温度，在流体箱5中流体温度恒定的前提条件下，根据热平衡理论建立相应的控制策略；控制器10根据数个第一温度传感器2反馈的机体温度信号，计算出相应的驱动电机8的转速控制信号，并将计算出的转速控制信号实时输出至驱动电机8，从而控制流入流道11的流体流速，调节热平衡的热量输入，通过闭环控制实现对机体温度的精确控制。
在机体1和流体箱5中流体都能保持恒定温度的情况下，由温度变化所引起的机体应力及产生的热胀冷缩等变化将不复存在，进而由温度变化引起的机体热误差将不复存在。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种热误差主动补偿系统，其特征在于，包括机体，机体内设有流道，流道连接有进液管路和出液管路，进液管路、出液管路与盛有流体的流体箱相连，流体箱设有换热机构和流体驱动机构；
对应机体和流体箱，分别设有数个温度传感器以测量机体温度、流体箱中流体温度；
所述换热机构、流体驱动机构和各温度传感器与控制器相连，控制器通过各温度传感器采集的机体温度、流体温度，控制换热机构加热流体箱中流体，控制流入流道的流体流速。
2.根据权利要求1所述热误差主动补偿系统，其特征是，所述流道在机体内呈蛇形管路；所述流道在机体上设有进液口和出液口，进液口与进液管路相连，出液口与出液管路相连。
3.根据权利要求1所述热误差主动补偿系统，其特征是，所述换热机构采用电加热器。
4.根据权利要求1所述热误差主动补偿系统，其特征是，所述流体驱动机构包括流体驱动泵和驱动电机。
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