CN206489437U - 机床进给轴丝杠热误差的补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，在丝杠螺母座上，两边对称各安装2个红外线温度传感器，分别测量在丝杠螺母运动时所在位置的丝杠处的实时温度和丝杠螺母的实时温度；在机床底座上，正对丝杠螺母有效移动距离的一段丝杆下方，同一直线上等距离安装数个红外线温度传感器，用于测量丝杠在各个位置上的温度分布；采集的温度数据送入进给轴热误差实时计算模块，同时进给轴位置读取模块读取机床进给轴的位置信号送入进给轴热误差实时计算模块进行计算，输出补偿值送数控机床，数控机床根据补偿值动作。实现对机床丝杠热误差的实时补偿，大大提高了机床的精度，工业的性能以及生产的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种设备控制技术，特别涉及一种机床进给轴丝杠热误差的补偿装置。
背景技术
众所周知，机床热误差占总误差的30%～40%，机床热误差的补偿势在必行。然而国内的机床在热误差的处理上困难重重。目前国内大多是在机床结构上进行优化，也就是控制热变形大的方向上的误差或者采用恒温车间避免温度的波动。但是这种方法的成本相当高，造成了极大的资源浪费。
当然，也有一部分研究者使用一些补偿装置对机床进行补偿，极大地节约了成本，但是补偿效果不佳。除了在误差补偿算法上的欠缺外，他们往往使用的是，螺丝状的温度传感器或者磁吸式的传感器需要依附在机床表面，但是丝杠在机床动作时是处于运动的状态，便无法实时的测量出机床丝杠运动时温度，大大降低了补偿效果，是机床精度难以大幅度的提升。
发明内容
本实用新型是针对机床热误差的补偿应用困难的问题，提出了一种机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，实现机床实时热误差补偿。
本实用新型的技术方案为：一种机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，在丝杠螺母座上，两边对称各安装2个红外线温度传感器，在外侧的红外线温度传感器，在丝杠螺母运动时测量其所在位置的丝杠处的实时温度；在内测靠近丝杠螺母的位置安装的红外线温度传感器，用于测量丝杠螺母的实时温度；在机床底座上，正对丝杠螺母有效移动距离的一段丝杆下方，同一直线上等距离安装数个红外线温度传感器，用于测量丝杠在各个位置上的温度分布；每个红外线温度传感器采集的信号送信号处理模块，信号处理模块输出信号通过多通道温度采集电路送入进给轴热误差实时计算模块，同时进给轴位置读取模块读取机床进给轴的位置信号送入进给轴热误差实时计算模块，进给轴热误差实时计算模块输出补偿值，经过数据通信模块，传输给机床数控系统。
所述信号处理模块依次包括硬件滤波电路、信号判定电路与信号校验电路，信号电压转换电路和抗干扰差分电路。
所述机床底座上安装的红外线温度传感器的个数和各个红外线温度传感器的间隔距离，根据丝杆的长度和丝杠螺母座移动速度设定。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，大大提高了机床的精度，工业的性能以及生产的效率。
附图说明
图1为本实用新型机床进给轴丝杠热误差的补偿装置中红外线温度传感器排布示意图；
图2为本实用新型机床进给轴丝杠热误差的补偿装置结构框图。
具体实施方式
如图1所示机床进给轴丝杠热误差的补偿装置中红外线温度传感器排布示意图，在机床6的丝杠螺母1的安装底座上，两边对称各安装2个红外线温度传感器，在外侧的红外线温度传感器2，在丝杠螺母1运动时测量所在位置的丝杠处的实时温度，在内测靠近丝杠螺母1的位置安装的红外线温度传感器3，用于测量丝杠螺母1的实时温度。在机床底座7上，正对丝杠螺母1有效移动距离的一段丝杆5下方，同一直线上等距离安装9个红外线温度传感器4，用于测量丝杠5在各个位置上的温度分布情况，机床底座7上安装的红外线温度传感器的个数和各个红外线温度传感器的间隔距离，根据丝杆5的长度和丝杠螺母1移动速度设定。
如图2为本实用新型机床进给轴丝杠热误差的补偿装置结构框图，每个红外线温度传感器采集的信号依次经过硬件滤波电路（过滤掉高频的模拟信号噪声）、信号判定电路（信号阈值判定）与信号校验电路（信号格式校验和奇偶校验），信号电压转换电路（直流3.5伏低电压信号到直流24伏高电压信号的转换）和抗干扰差分电路后，将处理后温度信号通过多通道温度采集电路送入进给轴热误差实时计算模块，同时进给轴位置读取模块读取机床进给轴的位置信号送入进给轴热误差实时计算模块。
温度采集系统采集到的温度数据和进给轴读取模块读取的进给轴实时位置数据一同导入热误差计算模块进行计算输出补偿值，经过数据通信模块，传输给CNC（数控系统），CNC根据补偿值动作。
红外线温度传感器相对于一般的磁吸式传感器、钻孔式的传感器等，它避免了与机床的接触，实现了机床丝杠5温度的测量，传感器的布置方便，监测点可多样化，使温度数据的采集更加全面。机床底座7上的温度数据，与丝杠螺母1底座上外侧红外线传感器2的采集数据，还可以进行对比优化，使采集到的温度数据更加准确。
在红外线温度采集系统中，多次滤波校正的结构提升了温度采集的准确度与精度。抗干扰电路的设置也提高了其温度采集稳定性。
读取机床进给轴的位置数据结合机床实时的温度数据，经过热误差计算模块的计算，可以精确的给到CNC一个补偿值，使CNC进行实时补偿。
Claims (3)
1.一种机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，其特征在于，在丝杠螺母座上，两边对称各安装2个红外线温度传感器，在外侧的红外线温度传感器，在丝杠螺母运动时测量其所在位置的丝杠处的实时温度；在内测靠近丝杠螺母的位置安装的红外线温度传感器，用于测量丝杠螺母的实时温度；在机床底座上，正对丝杠螺母有效移动距离的一段丝杆下方，同一直线上等距离安装数个红外线温度传感器，用于测量丝杠在各个位置上的温度分布；每个红外线温度传感器采集的信号送信号处理模块，信号处理模块输出信号通过多通道温度采集电路送入进给轴热误差实时计算模块，同时进给轴位置读取模块读取机床进给轴的位置信号送入进给轴热误差实时计算模块，进给轴热误差实时计算模块输出补偿值，经过数据通信模块，传输给机床数控系统。
2.根据权利要求1所述机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，其特征在于，所述信号处理模块依次包括硬件滤波电路、信号判定电路与信号校验电路，信号电压转换电路和抗干扰差分电路。
3.根据权利要求1所述机床进给轴丝杠热误差的补偿装置，其特征在于，所述机床底座上安装的红外线温度传感器的个数和各个红外线温度传感器的间隔距离，根据丝杆的长度和丝杠螺母座移动速度设定。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107861470A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-03-30 | 沈阳机床股份有限公司 | 基于pmc控制的数控机床主轴热伸长误差实时补偿方法 |
| CN109283890A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-01-29 | 陕西海力特精密机械有限公司 | 数控机床托板热误差自动补偿装置 |
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| CN109283890B (zh) * | 2018-11-20 | 2023-11-03 | 东莞市义信精密模具科技有限公司 | 数控机床托板热误差自动补偿装置 |
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