CN211163160U - 一种机床丝杆温度补偿装置和具有误差补偿功能的机床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及机械设备技术领域，具体涉及一种机床丝杆温度补偿装置和具有误差补偿功能的机床，该温度补偿装置包括多个第一温度传感器，用于设置在机床丝杆的两端采集对应丝杆的第一温度信息；还包括与多个第一温度传感器电连接的信号采集器，用于对多个第一温度传感器采集的温度信息进行汇总；还包括与信号采集器电连接的处理终端，用于根据信号采集器汇总的温度信息计算出对应丝杆的位移补偿策略。控制器用于根据所述位移补偿策略对对应丝杆的位移进行实时补偿。通过本申请的补偿装置可以在实际工作过程中根据各丝杆的温度对其运动的位移进行实时补偿，保证了机床各个运动平台移动的精度，进而保证了零件加工的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械设备技术领域，具体涉及一种机床丝杆温度补偿装置和具有误差补偿功能的机床。
背景技术
机床的热误差是困扰机床行业几十年的难题，热量可能导致机床各部分膨胀。膨胀范围取决于各机床部分的温度、导热率等，不同温度可能导致各轴的实际位置发生变化，这会对加工中的工件精度产生负面影响。由于机床热误差的存在，导致以下技术问题：单间的加工精度不合格、批量加工的零件的一致性差、废品率高。
实用新型内容
为了解决现有技术中机床因为发热引起的位移误差导致影响加工零件的精度的技术问题。
一种机床丝杆温度补偿装置,包括：
多个第一温度传感器，用于设置在机床丝杆的两端采集对应丝杆的第一温度信息；
多个第二温度传感器，用于设置在机床丝杆的丝杆螺母上，以采集对应丝杆的第二温度信息；
与所述第一温度传感器电连接、与所述第二温度传感器电连接的信号采集器，用于对所述多个第一温度传感器采集的温度信息进行汇总；
与所述信号采集器电连接的处理终端，用于根据所述信号采集器汇总的丝杆的第一温度信息和第二温度信息得到对应丝杆的位移补偿策略；
所述处理终端还用于与所述机床的控制器电连接，将所述丝杆的位移补偿策略发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述位移补偿策略对对应丝杆的位移进行实时补偿。
其中，所述多个第一温度传感器用于设置在机床丝杆的螺杆两端的防撞胶块位置处。
其中，所述多个第二温度传感器用于设置在所述机床丝杆的丝杆螺母上。
其中，所述机床包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构分别包括X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆；
所述温度补偿装置包括六个第一温度传感器，其中，所述X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆上分别设有两个所述第一温度传感器，该两个第一温度传感器分别设置在每个丝杆的螺杆两端的防撞胶块位置处。
具体的，所述温度补偿装置包括三个第二温度传感器，所述三个第二温度传感器分别设置在所述X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆的丝杆螺母上。
其中，所述处理终端为手机、笔记本电脑、一体机、台式机和掌上电脑中的一种。
一种具有误差补偿功能的机床，包括机床本体，所述机床本体上设有如上所述丝杆温度补偿装置。
依据上述实施例的机床丝杆温度补偿装置，其包括多个第一温度传感器，该多个第一温度传感器用于设置在机床丝杆的两端采集对应丝杆的温度信息；与多个第一温度传感器电连接的信号采集器，用于对多个第一温度传感器采集的温度信息进行汇总；与信号采集器电连接的处理终端，用于根据信号采集器汇总的温度信息计算出对应丝杆的位移补偿策略；处理终端还用于与机床的控制器电连接，将丝杆的位移补偿策略发送给控制器，控制器用于根据位移补偿策略对对应丝杆的位移进行补偿。通过本实施例的补偿装置可以在实际工作过程中根据各丝杆的温度(即发热量)对其运动的位移进行实时补偿，保证了机床各个运动平台移动的精度，进而保证了零件加工的精度。
附图说明
图1为本申请实施例的温度补偿装置整体结构示意图；
图2为在一个视角下本申请实施例中第一温度传感器在机床上布置示意图；
图3为在另一个视角下本申请实施例中第一温度传感器在机床上布置示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
本申请实用新型人在工作中经过长期测量和实验发现，由于进给轴电机在长时间使用过程中，由于本身运行发热，通过热传导将联轴器及丝杠温度升高，导致丝杠的热涨，给实际加工运行的距离产生误差，造成加工精度降低，成品的不良率升高。工作台的移动主要有电机带动丝杠转动，而丝杠螺母与丝杠直接接触，虽然有润滑油但并不能消除摩擦，丝杠螺母与丝杠间运行必然导致丝杠温度上升。因此实用新型人经过大量实验发现，将温度传感器设置在丝杆或丝杆螺母上实时记录丝杠的温度，进行加工时的温补，对于零件加工的精度有明显提高。
实施例一：
请参考图1和图2，本实施例提供一种机床丝杆温度补偿装置,该温度补偿装置包括多个第一温度传感器、信号采集器2和处理终端3，其中，多个第一温度传感器用于设置在机床1丝杆的两端采集对应丝杆的温度信息。信号采集器2通过信号线缆与多个第一温度传感器连接，用于对多个第一温度传感器采集的温度信息进行汇总。处理终端3通过信号线缆与信号采集器2连接，处理终端3用于根据信号采集器汇总的温度信息计算出对应丝杆的位移补偿策略。具体的，处理终端3运行预设的程序即可根据采集的各丝杆的温度信息计算出对应的丝杆的位移补偿策略，此过程通过现有的技术手段实现。例如，处理终端3预先设置有各个不同的温度信息对应的位移补偿策略，处理终端3只需根据信号采集器汇总的温度信息即可得到对应的位移补偿策略。其中，该位移补偿策略可以是位移补偿参数，其具体包括该对应丝杆的螺杆转动的补偿圈数以及转动方向，例如理想状态下控制器需控制机床的X轴移动机构的X轴丝杆沿着顺时针转动3圈；实际上，处理终端3根据丝杆的温度信息得到的补偿圈数为0.1圈，转动方向为逆时针，则控制器控制机床的X轴移动机构的X轴丝杆沿着顺时针转动2.9圈，使得该丝杆上安装的丝杆螺母或者移动平台移动的方向和位移为最终想要的方向和位移。其中，预设程序根据现有的丝杆温度补偿算法获得，这也是通过现有技术实现，此处不再赘述。
其中，处理终端3还与机床1的控制器电连接，将计算出的丝杆的位移补偿策略发送给控制器，控制器用于根据位移补偿策略对对应丝杆的位移进行实时补偿。这样就克服由于发热对各方向的移动平台的移动位移造成的误差，保证了沿着各个轴方向的移动平台移动的精度，进一步保证了机床1加工的零件的精度。
具体的，如图2和图3，本实施例的机床包括X轴移动机构4、Y轴移动机构5和Z轴移动机构6，X轴移动机构4、Y轴移动机构5和Z轴移动机构6分别包括X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆。本实施例的温度补偿装置包括六个第一温度传感器，其中，X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆上分别设有两个第一温度传感器，该两个第一温度传感器分别设置在每个丝杆的螺杆两端的防撞胶块位置处，如图2，X轴丝杆的螺纹杆40的左右两端分别设有一个防撞胶块43，在该螺纹杆40的左端防撞胶块处设有第一温度传感器41，在其右端防撞胶块处也设有一个第一温度传感器(图中未标出)，Y轴丝杆的前端防撞胶块和后端防撞胶块51处也分别设有一个第一温度传感器，Z轴丝杆的上端和下端也对应设有Z轴防撞胶块61，在两个Z轴防撞胶块61的处也分别设有两个第一温度传感器。
进一步的，为了避免第一温度传感器在检测过程中出现故障，如图3，本温度补偿装置还包括多个第二温度传感器，多个第二温度传感器设置机床丝杆的丝杆螺母上，用于采集对应丝杆的第二温度信息。工作台的移动主要由电机带动丝杠转动，而丝杠螺母与丝杠直接接触，虽然有润滑油但并不能消除摩擦，丝杠螺母与丝杠间运行必然导致丝杠温度上升，同时丝杆螺母与螺杆直接接触，采集丝杆螺母上温度信息能准确的标示丝杆的温度值。
具体的，本实施例的温度补偿装置包括三个第二温度传感器，三个第二温度传感器分别设置在X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆的丝杆螺母上。以X轴丝杆为例，如图3，第二温度传感器设置在螺纹杆40上的丝杆螺母42上。
进一步的，信号采集器2还与多个第二温度传感器电连接，用于对多个第二温度传感器采集的第二温度信息进行汇总，处理终端3用于根据信号采集器2汇总的第一温度信息和第二温度信息计算出对应丝杆的位移补偿策略。其中，对任一个丝杆的温度，为了更加精确计算出对应的位移补偿，本实施例将其上的第一温度传感器和第二温度传感器采用的数据进行平均，将平均得到的温度值即作为该丝杆的温度值，采用该温度值计算需要补偿的位移。以X轴丝杆上的第一传感器41和第二传感器42为例，将两个第一传感器和一个第二传感器42获取的温度值相加除以3得到的温度值，即为该丝杆的温度值。
其中，本实施例的处理终端3可以选用具有程序处理能力的设备，例如手机、笔记本电脑、一体机、台式机和掌上电脑等，本实施例采用笔记本电脑，笔记本电脑运行预先根据现有的丝杠位移补偿策略设计的程序即可根据测量的该丝杆的温度得到对应的位移补偿策略。笔记本电脑再将得到的位移补偿策略发送给机床控制器，机床控制器根据该位移补偿策略控制机床运动对其位移进行补偿，以此保证机床各运动机构运动的精度，进而保证零件加工的精度。
实施例二：
本实施例提供一种具有误差补偿功能的机床，该机床包括机床本体，在机床本体上设有如上述实施例1提供的丝杆温度补偿装置，在机床工作过程中，通过该温度补偿装置实时的对其运行位移进行补偿，消除了由于发热引起的位移误差，保证了机床各运动机构运行的精度，从而保证了零件加工的精度。
以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (7)
1.一种机床丝杆温度补偿装置,其特征在于，包括：
多个第一温度传感器，用于设置在机床丝杆的两端采集对应丝杆的第一温度信息；
多个第二温度传感器，用于设置在机床丝杆的丝杆螺母上，以采集对应丝杆的第二温度信息；
与所述第一温度传感器电连接、与所述第二温度传感器电连接的信号采集器，用于对所述多个第一温度传感器采集的温度信息进行汇总；
与所述信号采集器电连接的处理终端，用于根据所述信号采集器汇总的丝杆的第一温度信息和第二温度信息得到对应丝杆的位移补偿策略；
所述处理终端还用于与所述机床的控制器电连接，将所述丝杆的位移补偿策略发送给所述控制器，所述控制器用于根据所述位移补偿策略对对应丝杆的位移进行实时补偿。
2.如权利要求1所述的丝杆温度补偿装置，其特征在于，所述多个第一温度传感器用于设置在机床丝杆的螺杆两端的防撞胶块位置处。
3.如权利要求1所述的丝杆温度补偿装置，其特征在于，所述多个第二温度传感器用于设置在所述机床丝杆的丝杆螺母上。
4.如权利要求3所述的丝杆温度补偿装置，其特征在于，所述机床包括X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构分别包括X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆；
所述温度补偿装置包括六个第一温度传感器，其中，所述X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆上分别设有两个所述第一温度传感器，该两个第一温度传感器分别设置在每个丝杆的螺杆两端的防撞胶块位置处。
5.如权利要求4所述的丝杆温度补偿装置，其特征在于，所述温度补偿装置包括三个第二温度传感器，所述三个第二温度传感器分别设置在所述X轴丝杆、Y轴丝杆和Z轴丝杆的丝杆螺母上。
6.如权利要求1所述的丝杆温度补偿装置，其特征在于，所述处理终端为手机、笔记本电脑、一体机、台式机和掌上电脑中的一种。
7.一种具有误差补偿功能的机床，包括机床本体，其特征在于，所述机床本体上设有如权利要求1-6任一项所述丝杆温度补偿装置。
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| CN201921853447.8U CN211163160U (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 一种机床丝杆温度补偿装置和具有误差补偿功能的机床 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114986240A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-02 | 浙江创世纪机械有限公司 | 一种机床丝杆热膨胀误差的补偿装置 |
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2019
- 2019-10-31 CN CN201921853447.8U patent/CN211163160U/zh active Active
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| CN114986240A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-09-02 | 浙江创世纪机械有限公司 | 一种机床丝杆热膨胀误差的补偿装置 |
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Denomination of utility model: A temperature compensation device for machine tool screw and a machine tool with error compensation function Granted publication date: 20200804 Pledgee: Shenzhen Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pinghu Branch Pledgor: SHENZHEN TUOZHIZHE TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980002355 |
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