TW393361B - Device and method for compensating the deformation of a machine element and possible supporting means - Google Patents

Description

A7 - _ B7______ 五、發明説明（丨） 〔技術領域〕 本發明是有關於補償第一機械構件及可能支撐機構其 非塑性變形之裝置。該第一機械構件至少包括了機械加工 機構，其以線性操作方式將其固定於第二機械構件上’而 此第二機械構件則至少包含了一進給Ml及一線性馬達。 本發明亦相關於本裝置變形及校準的方法。 〔發明背景〕 在許多機器當中，線件的進給滑軌是個不可或缺的構 件。淮給滑軌之目的則在於提供一個線性的移動。進給歷 趾是機器的一部份，機器可以包含一進給滑軌及一個簡單 的進給移動，或是包含數個軸向的進給Ml及以cnc控制 的進給移動。進給滑軌之移動在傳統上是藉由滾诛導螺桿 、可旋轉的輔助馬達及一包含於閉路組態之位置量測系統 所達成的。 根據種種的理由，在進給方向上之滑軌可能需要最高 的剛」I。由於可變動的滑軌質量及進給方向剛件，機械共 振在慣性力阻抗的地方發生，共振頻率範圍與滑軌之靜熊 剛性_的振幅相同。在此頻率範圍內可以找出所考慮之剛件 的損失，而此損失亦將造成機器效能的降低。 在閉路組態位置之線性馬達可以有效地取代如前所述 的傳統方式，這種取代可以使Ml不會有趣^鈍化的效用 ，但是在機械加工區域之則需要積極地藉由閉路組態 之線性馬達來提筒。機械加工區域在下文中定義爲機械加 工機構所操作的區域。 本紙張又度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210/2^7公釐） ' — (祷先閣讀背面之注意事碩再缜寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 L1 】~· —^ϋ ^^^1 ^^^1- ^^^1 m^i ]1 . ^ HI I I In In—SJn^i In In B^n In ml 1^1 ^1^11 A7 ____ B7 _ ' 五、發明説明（少） 〔發明目的及其最特出的部分〕 (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之目的在於提供一補償機器中非塑性變形的裝 置’可應用於車床、銑床、磨床、無心磨床、軸向鑽孔機 、鏜床或其他具有線性進給方式之機器上。 目的更包括了藉由連續地修正參考位置輸入至閉路位 置，來傳送線性Ml合倂閉路組態位置之線性馬達的進給 至機器之機械加工（如切割）區域，而根據供給線性馬 達線圈的電流量所做的修正是爲了補償其他機械構件的撓 曲而非補償線性Ml本身的撓曲。機械構件的撓曲是由線 性Ml之線性進給移動及機械加工過程所引起的。 本裝置的特性爲進給遣星及線性馬達是配置於閉路組 態下之反饋位置，機械構件的變形實際上是經由線性馬達 所影響之第二機械構件的線性移動來補償，而線性移動的 程度則是在線性馬達線圈上電流改變的基礎上來處理，其 中電流的改變是因爲線性馬達以及機械加工機構在變形時 的交互作用所引起的。 〔圖示簡單說明〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1所示爲一使用本發明裝置之實施例。虛線部分所 表示的是本發明裝置在操作時的變形狀態，例如機械加工 機構由於線性進給所產生的作用力而使得裝置造成變形的 狀態。 圖2所示之例子爲一使用本發明於閉路組態下之方塊 圖解，而此種閉路組態之配置則是用來控制裝置線性的移 動。虛線部分所表示的是本發明裝置在操作時的變形狀態 ____;_4______ 民張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " A7 B7 五、發明説明（3 ) ，例如機械加工機構由於線性進給所產生的作用力而使得 裝置造成變形的狀態。 圖3所75是在一部無心磨床上裝置校準的狀況。虛線 部分所表示的是本發明裝置在操作時的變形狀態，例如機 械加工機構由於線性進給所產生的作用力而使得裝置造成 變形的狀態。 〔圖式主要元件符號說明〕 1 機械加工機構 2 第一機械構件 3 第二機械構件 4 進給滑軌 5 線性馬達 6 閉路組態 7 支撐機構 8 磨削機構 A 第一機械構件2之移動方向 B 變形力 〔較佳實施例詳細說明〕 如圖一所示，裝置的較佳實施例首先就包含了必須對 賓際機械加工負責的機械加工機構1 ’機械加工機構1固 定於第一機械構件2上’而第一機械構件2又與第二機械 構件3相連接。必須注意的是機械加工機構1可以直接固 定於至少包含了一配置於閉路組態反饋位置之進給遣勘^4 及線性馬達5的第二機械構件3上’此種閉路組態就像電 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -----------Q------—IT------\ I---------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 393361_ : 五、發明説明（ψ) 路或是在一般用途的電腦中所執行的電腦程式一樣。由圖 二可以看到閉路組態6適當的位置，第二機械構件3可以 固定於地上或是固定在第二機械構件上。 本發明在必須支撐機構7上亦可以針對非塑性變形進 行補償。此支撐機構的目的最主要是使機械加工更容易， 例如在加工過程中讓工件固定在其位置上。必須注意的是 在某些應用上支撐機構並不是必須的，而在其他應用上， 支撐機構的出現對於本發明目的的獲得卻是具有相當的決 定性，例如在空心磨床的工作執行。 操作過程中，機械構件2、3以及可能支撐機構7都 可能會因爲機械加工機構1所產生的作用力而造成其塑性 變形。圖一中包含機械加工機構1的第一機械構件2因爲 線性馬達5而沿著箭頭A的方向移動，這也造成了在圖一 中一以虛線箭頭B所表示的變形力。本發明只能處理塑性 變形的補償，而此變形實際上的補償是是藉由該第二機械 構件3的線性移動來處理，補償至少受到一標準型線性馬 達5的影響，線性移動的程度與線性馬達5線圈上電流的 改變是相關的。根據磁學基本定理，由於變形量直接正比 於施於機械加工機構1上的作用力，因此變形量亦正比於 線性馬達5線圈上的電流。 必須注意的是補償主要是指在連續的基礎上執行。然 而，補償亦可以在非連續的基礎上執行。此外，進給滑軌 4及線性馬達5是直接相連的。 由閉路組態6位置所產生補償的程度可以用補償因數 本^尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29$公楚) ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ----------訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 393361 A7 B7 五、發明説明（<) 來衡量。補償因數是可以隨意設置的，但將其設置爲介於 零與一之間是較好的做法。若補償因數値爲零，則完全沒 有補償在進行；若補償因數値爲一，則是對變形進行完全 的補償；若因數大於一，則會在機械加工區域造成負祖it 。補償因數並不需要是一個常數，例如它可以是一個頻率 的函數、線圏上電流的函數、電流的時間微分項的函數或 是相關於機械加工區域效能或參數等特性的函數。 若包含高頻率範圍則需要過濾。 在使用本裝置之前，裝置的校準是必須的。校準的目 的是找出包含機械加工機構1及可能支撐機構7的第一機 械構件2的特性，這可藉著將機器帶入一種只受到包含機 械加工機構1與可能支撐機構7的第一機械構件2特性影 響的狀態來達成，例如在機器無負載操作的狀態。進行校 準的下一個步驟是移動機械加工機構1使其與可能支撐機 構7相接觸。與移動及線性馬達5線圈上的電流相關的變 形資料儲存在記憶中，例如可以儲存在封閉電路6位置的 查閱表。追可以更進一步地以圖三中空心磨床作爲例子。 圖三所示一磨削機構8與可能支撐機構7相連接，且作用 力A與B使得第一機械構件2及可能支撐機構7變形。 校準在正常狀況下至少實行一次，但覺得必要時可以 再實施。校準亦處理包含機械加工機構1及可能支撐機構 7的第一機械構件2的非線性特徵。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X25^公釐） . HI m 11 1^1 .n - 1 n _ - ._ f請先聞讀背面之注意事3!再填寫本頁)

Claims (1)

1. 填諳委W明示^年2月3日.所提之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修正本有無變更實質内容是否准子#-正。 六、申請專利範圍 1.一種用於補償第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)非 塑性變形之裝置，所述之第一機械構件(2)至少包含機械加 工機構（1) ’並以線性操作方式固定於至少包含一進給Ml (4)及一線性馬達(5)的第二機械構件(3)上，其特徵爲： 所述之進給ML(4)及線性馬達（5)是配置於閉路組態 (6)下之反饋位置； 所述之變形實際上是藉由該線性馬達（5)所影響之第二 機械構件(3)的線性移動來補償；以及， 所述之線性移動的程度是在該線性馬達（5)線圈上電流 改變的基礎上來處理，而施於該線性馬達（5)上由於第一機 械構件(2)及可能支撐機構(7)變形所產生的作用力則造成電 流的改變。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵爲:所 述之補償必須在一連續的基礎上來處理。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵爲:所 述之進給置動J4)及線性馬達（5)是直接相連的。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，特徵爲:所述 之補償是由一補償因數所控制，而此補償因數是可以隨意 設置的，但將其設置爲介於零與一之間是較好的做法。 5.—種用於補償第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)非 塑性變形的方法，所述之第一機械構件至少包含機械加工 機構（1)並以線性操作方式固定於至少包含一進給滑軌(4)及 一線性馬達(5)的第二機械構件(3)上，其特徵爲下列步驟： 由閉路組態位置所產生所述線性移動的程度是基於線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Π 裝. *11 旅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

   填諳委W明示^年2月3日.所提之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修正本有無變更實質内容是否准子#-正。 六、申請專利範圍 1.一種用於補償第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)非 塑性變形之裝置，所述之第一機械構件(2)至少包含機械加 工機構（1) ’並以線性操作方式固定於至少包含一進給Ml (4)及一線性馬達(5)的第二機械構件(3)上，其特徵爲： 所述之進給ML(4)及線性馬達（5)是配置於閉路組態 (6)下之反饋位置； 所述之變形實際上是藉由該線性馬達（5)所影響之第二 機械構件(3)的線性移動來補償；以及， 所述之線性移動的程度是在該線性馬達（5)線圈上電流 改變的基礎上來處理，而施於該線性馬達（5)上由於第一機 械構件(2)及可能支撐機構(7)變形所產生的作用力則造成電 流的改變。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵爲:所 述之補償必須在一連續的基礎上來處理。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其特徵爲:所 述之進給置動J4)及線性馬達（5)是直接相連的。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之裝置，特徵爲:所述 之補償是由一補償因數所控制，而此補償因數是可以隨意 設置的，但將其設置爲介於零與一之間是較好的做法。 5.—種用於補償第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)非 塑性變形的方法，所述之第一機械構件至少包含機械加工 機構（1)並以線性操作方式固定於至少包含一進給滑軌(4)及 一線性馬達(5)的第二機械構件(3)上，其特徵爲下列步驟： 由閉路組態位置所產生所述線性移動的程度是基於線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Π 裝. *11 旅 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 393361 μ C8 D8 六、申請專利範圍 性馬達（5)線圏上電流的改變，而施於該線性馬達（5)上由於 第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)變形所產生的作用力則 造成電流的改變， 所述之變形實際上是藉由線性馬達（5)所影響之第一機 械構件(2)的線性移動來補償。 6.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其校準係具有 下列步驟： 將裝置帶到校準的狀態； 移換造成第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)變形之 機械加工機構（1); 以適當的機構儲存關於第一機械構件(2)之線性移動以 及線性馬達（5)線圏上之電流，而此種機構配置用來將該資 料傳送至組態(6)。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) "衣. 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 393361 μ C8 D8 六、申請專利範圍 性馬達（5)線圏上電流的改變，而施於該線性馬達（5)上由於 第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)變形所產生的作用力則 造成電流的改變， 所述之變形實際上是藉由線性馬達（5)所影響之第一機 械構件(2)的線性移動來補償。 6.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其校準係具有 下列步驟： 將裝置帶到校準的狀態； 移換造成第一機械構件(2)及可能支撐機構(7)變形之 機械加工機構（1); 以適當的機構儲存關於第一機械構件(2)之線性移動以 及線性馬達（5)線圏上之電流，而此種機構配置用來將該資 料傳送至組態(6)。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) "衣. 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）