CN205685109U - 一种加工机的热变位补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加工机的热变位补偿装置，包括安装于机台上用于获得热变位温度的温度感测器，耦接在温度感测器上的温度补偿模组，且依据该温度感测器所输出的热变位温度计算得到一热变位补偿值，温度补偿模组上电性耦接一输入输出通讯模组，控制器电性地耦接该输入输出通讯模块及该机台，用以取得该一热变位补偿值且传送给该机台。温度补偿模块以该热变位温度搭配一温度补偿模型计算得到一热变位补偿量；输入输出通讯模块将热变位补偿量传送给控制器以修正加工机的进给量。如此可以使加工机的热变位补偿更为简便、准确，而有助于提高加工的精确度。

Description

一种加工机的热变位补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种加工机的热变位补偿装置。

背景技术

切削加工中心机的使用具有快速性与精密性，因此能够使加工成本降低且提升加工质量。然而在高速运转下，互相接触的组件或机构会产生高热而造成热变形或位移，特别是主轴或进给系统的热变位更是明显，如此会使得加工精度降低。

传统热变位的补偿方式是针对容易产生高温的组件或位置加设冷却装置。然而对加工中心机的主轴而言，因为加工过程其为高速转动，因此冷却装置不适合加装于主轴上。

另一热变位补偿修方式是在加工机的控制器内撰入一修正程序，并且利用温度传感器取得加工机特定位置的热变位温度。当热变位温度传送到控制器，该修正程序便会自动计算出适当的修正量，然后再进一步控制加工机于加工时修正加工位置及加工量，藉此提高加工精度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种以热变位温度讯号搭配一温度补偿模型以自动计算出一热变位补偿量，该热变位补偿量传送给加工中心机的控制器以修正加工量，据此达到使用简便及高加工精密的效果的加工机的热变位补偿装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种加工机的热变位补偿装置，包括安装于机台上用于获得热变位温度的的温度感测器，耦接在温度感测器上的温度补偿模组，且依据该温度感测器所输出的热变位温度计算得到一热变位补偿值，温度补偿模组上电性耦接一输入输出通讯模组，控制器电性地耦接该输入输出通讯模块及该机台，用以取得该一热变位补偿值且传送给该机台。

作为优选的技术方案，所述温度传感器安装在该机台的主轴或伺服进给轴。

作为优选的技术方案，所述温度补偿模块与输入输出通讯模块整合成同一组件。

作为优选的技术方案，所述温度补偿模块包含一处理器，分别地电性耦接一温度讯号处理单元及一内存单元，且该处理器电性耦接输入输出通讯模块。

作为优选的技术方案，还包括一操作单元，该操作单元配置于温度补偿模块且电性耦接处理器用以控制或切换显示组件的显示内容。

作为优选的技术方案，还包含一信息传输单元，该信息传输单元配置于该温度补偿模块且电性耦接处理器。

作为优选的技术方案，还包含一外部数据库，该外部数据库配置复数个温度补偿模型且电性地耦接信息传输单元。

本实用新型的有益效果是：温度补偿模块以该热变位温度搭配一温度补偿模型计算得到一热变位补偿量；输入输出通讯模块将热变位补偿量传送给控制器以修正加工机的进给量。如此可以使加工机的热变位补偿更为简便、准确，而有助于提高加工的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型与一切削加工中心机的配置示意图；

图2为本实用新型的构成组件及耦接关系示意图一；

图3为本实用新型的构成组件及耦接关系示意图二；

图4为本实用新型测量与讯号传输的方块图；

图5为本实用新型进行温度补偿的控制方块图一；

图6为本实用新型进行温度补偿的控制方块图二。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1-图6所示，本实用新型的包含一温度补偿模块10配置于一切削加工中心机20的机台；一温度传感器12及一控制器14分别电性耦接该温度补偿模块10。值得注意的是，一输入输出通讯模块30介于该温度补偿模块10与控制器14之间。

更进一步地，该温度传感器12系配置在切削加工中心机20的主轴、伺服进给轴，或是其它类似会具有高热的部件表面。该温度传感器12可以是热电偶热、电阻式、热敏电阻式或其它形式的温测感测组件。

如图2，该温度补偿模块10系一处理器42电性耦接一温度讯号处理单元44、一内存单元46。其中处理器42具有接收讯号以及运算功能；温度讯号处理单元34系电性耦接温度传感器12，用以接收温度传感器12所输出的讯号并进行模拟/数字转换，此外还可以放大讯号及过滤噪声。内存单元46作为数据的存取装置，特别是一温度补偿模型47可被存取地配置在该内存单元46内。温度补偿模型47系为温度与热变位补偿量所构成的一个系数或是一个数对。

进一步而言，温度补偿模块10还可以包含一显示组件48及一操作单元49分电性耦接处理器42，其中显示组件48用以显示温度讯号及/或热变位补偿量，以及其它关于切削加工中心机(未显示)的信息；藉由操作该操作单元49可以切换显示组件48的显示内容。

此外，温度补偿模块10还可以包含一信息传输单元52，其可以是各式的连接接口，例如RS232接口、USB接口、并行端口接口，或其它同样具有能够传输数字数据之接口。该信息传输单元52系电性耦接一外部数据库60。该外部数据库60建置复数温度补偿模型62，且各温度补偿模型62能藉由信息传输单元52而被置于该内存单元46内。上述的数据库60可以被建置在一服务器内。

该输入输出通讯模块30可以具有一个或多个不同形式的接口，这些接口能够与目前市面常见之控器制14资料线相接。

值得注意的是，因为不同的控制器14未见得会自动与本实用新型所揭露的温度补偿模块10形成联机及进行沟通，因此该输入输出通讯模块30与控制器14连接后，操作者可以进一步地透过控制器14来输入一些操作指令，进而使得控制器14与输入输出通讯模块30及温度补偿模块10形成联机及可传输讯号。上揭实施例的输入输出通讯模块30系独立于温度补偿模块10之外；然而，另一实施例请参阅图3，输入输出通讯模块30可以被放置在温度补偿模块10内电性耦接处理器42。

如图4所示，关于本实用新型使用主要是以温度传感器1122监测切削加工中心机的热变位温度然后传送给温度补偿模块10；经温度补偿模块10分析、运算后产生一热变位补偿量后，经输入输出通讯模块30传送到控制器14，然后再由控制器14下藉指令补偿切削加工中心机20的加工量。

如图5所示，进一步说明本实用新型的使用方式，温度传感器12在取得切削加工中心机的热变位温度之后，将热变位温度传送给温度讯号处理单元44，此时的温度讯号处理单元44可以进行模拟/数字转换(A/D转换)，使热变位温度讯号形成数字化讯号。然后再配合放大器(未显示)将讯号放大，以及搭配过滤器(未显示)滤除噪声。

处理器42撷取上述的数字化热变位温度讯号以及内存46内所建置的温度补偿模型47，然后进行计算并产生一热变位补偿量。热变位补偿量经由输入输出通讯模块30输出到控制器14，并且利用该热变位补偿量来补偿切削加工中心机的主轴或伺服进给轴的进给量(切削量)，以修正因热变位而产生之偏移量。

另外，显示组件48上可以显示出温度传感器12对切削加工中心机所测量到的热变位温度，以及因热变位温度所产生的热变位量。

本实用新型的实施可以有效的监控切削加工中心机的温度变化及热变位量的变化情形；此外本实用新型利用热变位温度搭配适当的温度补偿模型47来进行分析计算，并藉此获得一热变位补偿量，而该热变位补偿量可经由一个能够与各式控制器14联机之输入输出通讯模块30传送到该控制器14，使得控制器14在获得该热变位补偿量后进一步修正加工进给量，因此本实用新型具有操作简便及提高加工精确度的效果。

如图6所示，本实用新型另一实施例系温度侦测组件12可以取得热变位温度，以及搭配适合的放大器(未显示)将热变位温度的讯号先予以放大；已放大的热变位讯号传送给温度讯号处理单元44以进行模拟/数字讯号转换，使得热变位讯号成为可以供作数字分析及计算之数字化讯号。至于处理器42、输入输出通讯模块30、显示组件48、内存单元46及控制器14的作用皆与前述相同不再赘述。

本实用新型的使用情形更包含在切削加工中心机的待测量位置的三维方向上皆配置一温度传感器12及分别对分个温度传感器12搭配一热变位补偿值，即可补正方向的热变位偏移量，如此主轴可以更精确地移动到加工位置并且进行准确的加工动作。

由于补度补偿装置10对每一型的切削加工中心机皆提供至少一组温度补偿模型47及一运算程序，所以使用者无需自行撰写温度补偿程序，就使用上而言，本实用新型具有更简便的功效。另外，因为运算程序配合温度补偿模型47可以针对不同温度计算出补偿值，所以补偿效果精准，相对能够使加工精密更为提高。

此外本实用新型藉信息传输单元51而能够输出感测及补偿数据，以及输入温度补偿模型。在必要或特定的条件下，还可以经由信息传输单元51将处理器42所计算及产生的补偿值量测温度值及故障讯息，传送到该外部计算机(未显示)加以观察或记录以利日后追踪/分析之用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种加工机的热变位补偿装置，其特征在于：包括安装于机台上用于获得热变位温度的温度感测器，耦接在温度感测器上的温度补偿模组，且依据该温度感测器所输出的热变位温度计算得到一热变位补偿值，温度补偿模组上电性耦接一输入输出通讯模组，控制器电性地耦接该输入输出通讯模块及该机台，用以取得该一热变位补偿值且传送给该机台。

2.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：所述温度传感器安装在该机台的主轴或伺服进给轴。

3.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：所述温度补偿模块与输入输出通讯模块整合成同一组件。

4.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：所述温度补偿模块包含一处理器，分别地电性耦接一温度讯号处理单元及一内存单元，且该处理器电性耦接输入输出通讯模块。

5.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：还包含一操作单元，该操作单元配置于温度补偿模块且电性耦接处理器用以控制或切换显示组件的显示内容。

6.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：还包含一信息传输单元，该信息传输单元配置于该温度补偿模块且电性耦接处理器。

7.根据权利要求1所述的加工机的热变位补偿装置，其特征在于：还包含一外部数据库，该外部数据库配置复数个温度补偿模型且电性地耦接信息传输单元。