專利名稱：用于機床的位移校正方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的對象是用至少一個工具加工工件的機器，該機器具有由 固定軸承和浮動軸承支撐的滾珠絲杠。
背景技術(shù)：
為了工件的精密加工，例如為了銑削、磨削、放電加工(EDM)
和車削等，用于工件的工作臺必須保持在滾珠絲杠上的螺母上，并且 以與加工的成品的期望精度相同的精度定位該工作臺.通常，滾珠絲
杠的螺母的位置由一個或多個定位裝置來維持.
US 6958588 B2 7>開了 一種用至少一個回轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)工具加工工件 的機器，該機器具有工作主軸，該工作主軸帶有軸，該軸的溫度通過 至少一個溫度傳感器來監(jiān)測。該溫度傳感器以無接觸方式來檢測。該 傳感器優(yōu)選是檢測溫度輻射輸出的輻射敏感傳感器.在啟動定位驅(qū)動 機構(gòu)時，機器的控制單元考慮由軸的溫度變化引起的軸的溫度膨脹。 該定位驅(qū)動機構(gòu)用來相對于工件定位由軸承栽的工具。因此獲得了獨 立于機器總體的溫度和溫度變化、獨立于冷卻潤滑劑的溫度變化且獨 立于工具和軸的溫度變化的加工精度，這些溫度變化都可由在加工點 轉(zhuǎn)換的能量引起.
在US 6456896B1中描述了另 一種用于機床的熱位移校正的設(shè)備和 方法。監(jiān)測進(jìn)給軸的位置，在每單位時間內(nèi)為位置校正而測量進(jìn)給軸 的平均運動速度和運動頻率，根據(jù)近似公式由速度和頻率確定校正量 并更新該校正量。用于指令位置的位置校正量由這個校正量確定，并 且該指令位置由該位置校正量校正。用于所述指令位置的所述位置校 正量由這個校正量確定，并且該指令位置被校正這個位置校正量。因 為根據(jù)近似公式來確定該校正量，所以可以始終實現(xiàn)熱位移校正而不 需要任何傳感器。當(dāng)該校正量變化很大時，通過傳感器測量熱位移， 并且該熱位移用作校正量，由此改善了準(zhǔn)確度。通過傳感器測量的頻 率降低，因此加工時間可以減少。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上文所述，本發(fā)明的要求是提供一種裝置，以沒有任何復(fù)雜 性的簡單方式補償熱致位移，來獲得更高的準(zhǔn)確度并實現(xiàn)對加工時間 的改進(jìn)了的更好利用。
本發(fā)明解決上述問題的方案在于機器具有用于測量滾珠絲杠的 延伸長度的非接觸式裝置。
此外，本發(fā)明通過一種用于測量和補償熱位移的方法來實現(xiàn)，該 方法包括以下步驟檢測滾珠絲杠的軸線的實際長度，計算延伸后的 軸線的長度和軸線的參考長度之間的差值A(chǔ)l，并且將該差值補償給校 正值。
偏移傳感器(drift sensor )非接觸地結(jié)合在滾珠絲杠的端部處以實 時地測量該滾珠絲杠的延伸。根據(jù)該傳感器報告的A值和軸線的實際 位置，沿著軸線方向產(chǎn)生補償值。該補償值被結(jié)合到由控制單元計算 的目標(biāo)位置中。
這個方案采取下述設(shè)計在滾珠絲杠的端部使用浮動軸承以允許 滾珠絲杠熱延伸遠(yuǎn)離固定軸承。
此外， 一些方法可用于啟動對測量表面的平面性的校準(zhǔn)處理。因 為傳感器的定位和滾珠絲杠的幾何公差，傳感器通常根據(jù)滾珠絲杠的 取向來報告不同的值。
平面性問題得到補償以便避免錯誤的軸線補償值。只有在滾珠絲 杠不比給定值更快地旋轉(zhuǎn)時，該補償才必須起作用。在更快的速度下， 偏移傳感器上產(chǎn)生的固有的平均將消除非平面效應(yīng)。
滾珠絲杠部分由覆蓋測量部分的360°的預(yù)定數(shù)量的相同大小的 扇形來劃分。為每個扇形賦予補償值.根據(jù)滾珠絲杠的圓形取向，用 于相配扇形的補償值將用來補償由傳感器返回的值，
新式的滾珠絲杠延伸補償適用于任何線性軸線，例如銑削、磨削、 放電加工和車削等中的X、 Y和/或Z軸。以下是計算用于X軸的補償 的詳細(xì)公式。相同的公式也適用于任何其它軸線
其中，
Xc。mp是要應(yīng)用于軸線上的補償值，單位是jim，
XcurpM是該軸線上的實際加工位置，單位是mm,
X。rg。ft是該軸線的零點位置和固定軸承之間的距離，單位是mm，
X"rew,ength是滾珠絲杠的長度，單位是 mm， Xsc,K是延伸增益，
Xscrewext是偏移監(jiān)測傳感器上的測量值，單位是^im .


在附圖中示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個示例
圖la是具有滾珠絲杠的參考長度的裝置，以及 圖2b是具有滾珠絲杠的延伸后長度的裝置。
具體實施例方式
由馬達(dá)9驅(qū)動的滾珠絲杠1與螺母6連接，如圖la和圖lb所示。 帶有工件11的工作臺10與螺母6連接.有兩個軸承座7、 8，每個軸 承座保持一個軸承裝置2、 3。軸承裝置3例如是可旋轉(zhuǎn)地支撐滾珠絲 杠1但不與該滾珠絲杠1軸向連接的滾柱軸承。軸承裝置2與滾珠絲 杠1固定地連接。
非接觸式傳感器4位于滾珠絲杠的端部5處。該傳感器4測量滾 珠絲杠1的長度。例如，該傳感器可以是電感型、電容型和光學(xué)型傳 感器等。
長度差A(yù)l顯示出滾珠絲杠1在參考長度h和延伸后長度12之間的 延伸。
以上所述的裝置按如下方式工作。
為了測量參考位置，驅(qū)動滾珠絲杠1的馬達(dá)9具有增量式旋轉(zhuǎn)編 碼器，該增量式旋轉(zhuǎn)編碼器給出計算螺母6的線性位置的基準(zhǔn)。另一 方面，傳感器4非接觸地測量滾珠絲杠1的延伸，滾珠絲杠1例如因 長時間持續(xù)的軸線運動產(chǎn)生的溫度而伸長。
增量式旋轉(zhuǎn)編碼器測量的位置和傳感器4測量的滾珠絲杠1的延 伸的結(jié)果都被輸入到控制單元中?？刂茊卧淳€性方法計算由螺母的 位置決定的值。
端部5附近的延伸大于馬達(dá)9附近的延伸。
在下一個步驟中，控制單元為馬達(dá)9產(chǎn)生用于調(diào)整螺母6的校正 位置的信號。
權(quán)利要求
1. 一種用至少一個工具加工工件的機器，所述機器具有由固定軸承和浮動軸承支撐的滾珠絲杠，其特征在于所述機器具有用于測量所述滾珠絲杠(1)的延伸的裝置(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機器，其特征在于所述裝置(4)是電 感型、電容型或光學(xué)型傳感器(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機器，其特征在于所述固定軸承 (2)不允許相對于機器框架的軸向運動，所述浮動軸承(3)允許相對于所述機器框架的軸向運動.
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的機器，其特征在于測量系統(tǒng)(4) 設(shè)置在所迷滾珠絲杠(1)的端部(5)處。、
5. —種用于測量和補償前述權(quán)利要求中至少一項的熱位移的方 法，包括以下步驟-用馬達(dá)(9)中的增量式旋轉(zhuǎn)裝置檢測滾珠絲杠U)的實際長度 (h)，-用傳感器(4)測量所述滾珠絲杠(1)的延伸后長度(12)， -計算所述滾珠絲杠(1)的實際長度(h)和所述滾珠絲杠(1) 的延伸后長度(12)之間的差值(A，)，-通過所述馬達(dá)(9)將所述差值補償給校正值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對所述滾珠絲杠的 軸線的延伸后長度的補償基于以下公式Xcomp = ((Xcurp(is + Xorgoff)/Xscrew|ength) * XSCrewK * XSCrewext其中，Xc。mp是要應(yīng)用于所述軸線上的補償值，單位是nm, X面p,w是所述軸線上的實際加工位置，單位是mm， X。rg。,t是所述軸線的零點位置和所述固定軸承之間的距離，單位是mm,X,crew,ength是所述滾珠絲杠的長度，單位是mm， XscrewK是延伸增益，Xw^ve"是偏移監(jiān)測傳感器上的測量值，單位是Jim。
全文摘要
本發(fā)明的對象是一種用至少一個回轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)工具加工工件的機器，所述機器具有通過固定軸承和浮動軸承樞轉(zhuǎn)的滾珠絲杠，所述機器具有用于測量所述滾珠絲杠(1)的延伸長度的裝置(4)。此外，本發(fā)明涉及一種用于測量和補償前述權(quán)利要求中至少一項的熱位移的方法，所述方法包括以下步驟檢測所述滾珠絲杠(1)的軸線的長度(U)，檢測所述滾珠絲杠(1)的軸線的長度(l₂)，計算延伸后的軸線的長度(l₁)和軸線的參考長度(l₂)之間的差值(Δl)，并且將該差值補償給校正值。
文檔編號B23Q1/70GK101394969SQ200780007616
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者E·德根, J·-P·貝素徹特 申請人:麥克隆·阿杰·查米萊斯股份公司