一种机床环境控制装置及机床的制作方法

本实用新型涉及机床加工技术领域，具体而言，涉及一种机床环境控制装置及机床。

背景技术：

为了保持机床运行精度的稳定性，需要对机床运行环境的温度和湿度等环境参数进行精确控制，以确保不会因温度或湿度的变化而引起机床内部各轴相对位置的变化，从而影响精度的稳定性。

当前，部分设备厂家为避免环境温度对机床产生影响，将机床各轴主要结构件设计为同样材质，以使各轴相对变化量一致，且为了保证足够的刚性，通常采用的材质为钢材。但机床各结构件采用同样材质，导致部分高强度轻质材料无法使用，客观上增加运动负载，降低了速度，提高了驱动部分的输出力，提高了成本。

另外，也有部分设备厂家在机床内特定位置设置风扇，通过风扇来控制机床内部温度，通过在特定位置设置加湿器来控制机床内部的湿度。但在特定位置采用风扇控制温度，易使机床各部位温度不均匀，且没有温度反馈，温度控制不灵敏。且当机床外部环境不符合温度要求时，通过设置风扇的方式无法控制机床内部环境的温度。同样地，在特定位置采用加湿器控制湿度，易使机床各部位湿度不均匀，没有湿度反馈导致控制不灵敏。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种机床环境控制装置及机床，通过控制回路和环境传感器实现环境控制的参数反馈，通过输送管道将环境控制器产生的用于改变机床环境的物质输送到机床的各个部位，使得机床内各个部位环境变化均匀一致，减少环境变化不一致导致精度不稳定的情况。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种机床环境控制装置，包括：控制回路、环境传感器、环境控制器及输送管道；

所述控制回路分别与所述环境传感器和所述环境控制器连接，接收所述环境传感器反馈的环境参数，传输控制指令给所述环境控制器；

所述环境控制器与所述输送管道连接，根据所述控制指令输出用于改变机床环境的物质，通过所述输送管道将所述物质输送到机床的各个部位。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述环境控制器包括温控空调；

所述温控空调与所述控制回路和所述输送管道连接；

所述温控空调根据所述控制指令输出用于改变机床温度的冷空气或热空气，通过所述输送管道将所述冷空气或所述热空气输送到机床的各个部位。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述环境控制器包括冷源和热源；

所述冷源和所述热源均与所述控制回路和所述输送管道连接；

所述冷源接收所述控制回路传输的制冷控制指令，通过所述输送管道将冷性气体输送到所述机床的各个部位；

所述热源接收所述控制回路传输的制热控制指令，通过所述输送管道将热性气体输送到所述机床的各个部位。

结合第一方面的第一或第二种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述环境传感器包括一个或多个温度传感器；

所述一个或多个温度传感器安装在所述机床的特定位置，并与所述控制回路连接，反馈所述机床的温度给所述控制回路。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述控制回路包括温度比较器和指令生成器；

所述温度比较器与所述温度传感器连接，接收所述温度传感器传输的所述机床的温度，比较所述机床的温度与预设温度区间；

所述指令生成器分别与所述温度比较器和所述环境控制器连接，接收所述温度比较器传输的比较结果，根据所述比较结果生成所述控制指令，传输所述控制指令给所述环境控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述环境控制器包括加湿器和除湿器；

所述加湿器和所述除湿器均与所述控制回路和所述输送管道连接；

所述加湿器接收所述控制回路传输的加湿控制指令，通过所述输送管道将湿空气输送到所述机床的各个部位；

所述除湿器接收所述控制回路传输的除湿控制指令，通过所述输送管道将干燥空气输送到所述机床的各个部位。

结合第一方面第五种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述环境传感器包括一个或多个湿度传感器；

所述一个或多个湿度传感器安装在所述机床的特定位置，并与所述控制回路连接，反馈所述机床内部的湿度给所述控制回路。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述控制回路包括湿度比较器和指令生成器；

所述湿度比较器与所述湿度传感器连接，接收所述湿度传感器传输的所述机床内部的湿度，比较所述机床内部的湿度与预设湿度区间；

所述指令生成器分别与所述湿度比较器和所述环境控制器连接，接收所述湿度比较器传输的比较结果，根据所述比较结果生成所述控制指令，传输所述控制指令给所述环境控制器。

结合第一方面的第一、第二或第五种可能的实现方式中任一种方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第八种可能的实现方式，其中，所述输送管道上设置有多个风口；

所述多个风口均匀分布在所述输送管道上。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种机床，包括机床本体和一个或多个如上述第一方面或第一方面的第一至第八种可能的实现方式中的任一种实现方式所述的机床环境控制装置；

所述机床环境控制装置安装在所述机床本体上；

所述机床环境控制装置包括的输送管道通过卡箍固定在所述机床本体的内壁和/或外壁上。

在本实用新型实施例中，机床环境控制装置包括：控制回路、环境传感器、环境控制器及输送管道；控制回路分别与环境传感器和环境控制器连接，接收环境传感器反馈的环境参数，传输控制指令给环境控制器；环境控制器与输送管道连接，根据控制指令输出用于改变机床环境的物质，通过输送管道将物质输送到机床的各个部位。本实用新型通过控制回路和环境传感器实现环境控制的参数反馈，提高了环境控制的灵敏性。通过输送管道将环境控制器产生的用于改变机床环境的物质输送到机床的各个部位，使得机床内各个部位环境变化均匀一致，减少环境变化不一致导致精度不稳定的情况。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1所提供的一种机床环境控制装置的第一结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1所提供的一种机床环境控制装置的第二结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例1所提供的机床环境控制装置通过温控空调进行温度控制的流程示意图；

图4示出了本实用新型实施例1所提供的一种机床环境控制装置的第三结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例1所提供的机床环境控制装置通过冷源和热源进行温度控制的流程示意图；

图6示出了本实用新型实施例1所提供的一种机床环境控制装置的第四结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例1所提供的机床环境控制装置通过加湿器和除湿器进行湿度控制的流程示意图；

图8示出了本实用新型实施例2所提供的一种机床的结构示意图。

上述附图中的标号代表的含义如下所示：

1：控制回路，2：环境传感器，3：环境控制器，4：输送管道；

11：温度比较器，12：指令生成器，13：湿度比较器；

21：温度传感器，22：湿度传感器；

31：温控空调，32：冷源，33：热源，34：加湿器，35：除湿器；

41：风口；

S1：机床本体，S2：机床环境控制装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到现有技术中在机床的特定位置处设置风扇来控制温度，易使机床各部位温度不均匀，且没有温度反馈，温度控制不灵敏。通过在特定位置设置加湿器来控制湿度，易使机床各部位湿度不均匀，没有湿度反馈导致控制不灵敏。基于此，本实用新型实施例提供了一种机床环境控制装置及机床，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1，本实用新型实施例提供了一种机床环境控制装置，该装置包括：控制回路1、环境传感器2、环境控制器3及输送管道4；

控制回路1分别与环境传感器2和环境控制器3连接，接收环境传感器2反馈的环境参数，传输控制指令给环境控制器3；环境控制器3与输送管道4连接，根据控制指令输出用于改变机床环境的物质，通过输送管道4将物质输送到机床的各个部位。

在本实用新型实施例中，机床环境控制装置包括多个环境传感器2，这多个环境传感器2分散安装在机床中多个位置处。环境传感器2监测机床中的环境参数，并将环境参数反馈给控制回路1。

控制回路1中设置有预设参数区间，该预设参数区间为机床保持稳定精度进行运转所需的环境参数的范围。控制回路1接收到环境传感器2反馈的环境参数后，将该环境参数与预设参数区间进行比较，若比较出该环境参数位于该预设参数区间内，则表明当前机床内的环境参数满足机床运转需求，控制回路1不进行其他操作。

若控制回路1比较出该环境参数高于预设参数区间的上限值，则控制回路1生成用于调低环境参数的控制指令，控制回路1将生成的控制指令传输给环境控制器3。环境控制器3根据该控制指令进行工作，产生能够调低环境参数的物质，并通过输送管道4将该物质输送至机床的各个部位，从而调低机床内的环境参数，使得机床内的环境参数落入预设参数区间内。

若控制回路1比较出该环境参数低于预设参数区间的下限值，则控制回路1生成调高环境参数的控制指令，控制回路1将生成的控制指令传输给环境控制器3。环境控制器3根据该控制指令进行工作，产生能够调高环境参数的物质，并通过输送管道4将该物质输送至机床的各个部位，从而调高机床内的环境参数，使得机床内的环境参数落入预设参数区间内。

在本实用新型实施例中，通过机床环境控制装置可以精确地将机床内部各处的环境参数控制在预设参数区间内，避免机床各部位受环境影响而引起精度的变化，使得机床可采用高强度轻质材料，保证品质的同时降低成本。且机床内部单独进行环境控制，不受机床外部环境的影响，始终保持机床内部的环境参数位于预设参数区间内，从而保证机床精度的稳定性。

在机床的运行过程中，温度是影响机床精度的重要的环境因素，因为随着温度升高，机床各部件受热膨胀，而温度降低机床部件遇冷收缩，如此部件的变化都会影响机床精度的稳定性。所以如图2所示，在本实用新型实施例中，环境控制器3包括温控空调31；

温控空调31与控制回路1和输送管道4连接；温控空调31根据控制指令输出用于改变机床温度的冷空气或热空气，通过输送管道4将冷空气或热空气输送到机床的各个部位。

当环境控制器3为温控空调31时，如图2所示，环境传感器2包括一个或多个温度传感器21；一个或多个温度传感器21安装在机床的特定位置，并与控制回路1连接，反馈机床的温度给控制回路1。且当环境控制器3为温控空调31时，输送管道4上设置有多个风口41；这多个风口41均匀分布在输送管道4上。

上述特定位置可以为机床运行过程中温度变化很大的位置，如机床内部的电机、主轴或驱动器等。当环境控制器3为温控空调31时，温控空调31根据控制指令输出的用于改变机床环境的物质即为冷空气或热空气。温控空调31产生的冷空气或热空气通过输送管道4输送到机床的各个部位，并通过输送管道4上的多个风口41均匀散步到机床内部，以确保机床内各处的温度均衡一致。

当环境控制器3为温控空调31时，控制回路1中设置有预设温度区间，该预设温度区间为机床保持稳定精度进行运转所需的温度范围。此时机床环境控制装置的操作流程如图3所示，控制回路1接收到温度传感器21反馈的温度后，将该温度与预设温度区间进行比较，若比较出该温度位于该预设温度区间内，则表明当前机床内的温度满足机床运转需求，控制回路1不进行其他操作，温控空调31既不制冷也不加热。

若控制回路1比较出该温度高于预设温度区间的上限值，则控制回路1生成制冷控制指令，控制回路1将制冷控制指令传输给温控空调31。温控空调31根据制冷控制指令进行制冷操作，产生冷空气，并通过输送管道4将冷空气输送至机床的各个部位，从而降低机床内的温度，使得机床内的温度落入预设温度区间内。

若控制回路1比较出该温度低于预设温度区间的下限值，则控制回路1生成加热控制指令，控制回路1将加热控制指令传输给温控空调31。温控空调31根据该加热控制指令进行加热操作，产生热空气，并通过输送管道4将热空气输送至机床的各个部位，从而升高机床内的温度，使得机床内的温度落入预设温度区间内。

除通过温控空调31进行温度控制外，本实用新型实施例还可以通过一路冷源和一路热源进行温度控制。如图4所示，环境控制器3包括冷源32和热源33；

冷源32和热源33均与控制回路1和输送管道4连接；冷源32接收控制回路1传输的制冷控制指令，通过输送管道4将冷性气体输送到机床的各个部位；热源33接收控制回路1传输的制热控制指令，通过输送管道4将热性气体输送到机床的各个部位。

当环境控制器3包括冷源32和热源33时，环境传感器2也包括一个或多个温度传感器21；一个或多个温度传感器21安装在机床的特定位置，并与控制回路1连接，反馈机床的温度给控制回路1。且当环境控制器3包括冷源32和热源33时，输送管道4上设置有多个风口41；这多个风口41均匀分布在输送管道4上。

机床环境控制装置进行温度控制的操作流程如图5所示，控制回路1接收到温度传感器21反馈的温度后，将该温度与预设温度区间进行比较，若比较出该温度位于该预设温度区间内，则表明当前机床内的温度满足机床运转需求，控制回路1不进行其他操作。

若控制回路1比较出该温度高于预设温度区间的上限值，则控制回路1生成制冷控制指令，将制冷控制指令传输给冷源32。冷源32根据制冷控制指令输出冷性气体，并通过输送管道4将冷性气体输送至机床的各个部位，冷性气体通过输送管道4上的多个风口41均匀散布到机床内部，从而降低机床内的温度，使得机床内的温度落入预设温度区间内。

若控制回路1比较出该温度低于预设温度区间的下限值，则控制回路1生成加热控制指令，将加热控制指令传输给热源33。热源33根据该加热控制指令输出热性气体，热性气体通过输送管道4上的多个风口41均匀散布到机床内部，从而升高机床内的温度，使得机床内的温度落入预设温度区间内。

在本实用新型实施例中，当环境控制器3为温控空调31，或者为冷源32和热源33时，如图2和4所示，控制回路1包括温度比较器11和指令生成器12；

温度比较器11与温度传感器21连接，接收温度传感器21传输的机床的温度，比较机床的温度与预设温度区间；指令生成器12分别与温度比较器11和环境控制器3连接，接收温度比较器11传输的比较结果，根据比较结果生成控制指令，传输控制指令给环境控制器3。上述环境控制器3即为温控空调31，或者为冷源32或热源33。

上述温度比较器11得出的比较结果可以为长短不同的脉冲信号。指令生成器12根据比较结果生成的控制指令可以为电平信号，当温度高于预设温度区间的上限值时产生的控制指令为高电平，当温度低于预设温度区间的下限值时产生的控制指令为低电平。

通过上述温度控制过程可以精确地将机床内部各处的温度控制在预设温度区间内，避免机床各部位受温度变化影响引起精度的变化，使得机床可采用高强度轻质材料，保证品质的同时降低成本。且机床内部单独进行温度控制，不受机床外部环境的影响，始终保持机床内部温度位于预设温度区间内，从而保证机床精度的稳定性。

除温度以外，湿度也是影响机床精度的重要的环境因素，所以如图6所示，环境控制器3包括加湿器34和除湿器35；

加湿器34和除湿器35均与控制回路1和输送管道4连接；加湿器34接收控制回路1传输的加湿控制指令，通过输送管道4将湿空气输送到机床的各个部位；除湿器35接收控制回路1传输的除湿控制指令，通过输送管道4将干燥空气输送到机床的各个部位。

当环境控制器3为加湿器34和除湿器35时，环境传感器2包括一个或多个湿度传感器22；一个或多个湿度传感器安装在机床的特定位置，并与控制回路1连接，反馈机床内部的湿度给控制回路1。且当环境控制器3包括加湿器34和除湿器35时，输送管道4上设置有多个风口41；这多个风口41均匀分布在输送管道4上。

上述特定位置可以为机床中受湿度影响大的位置，如机床的大理石底座。加湿器34根据控制指令输出的用于改变机床环境的物质为湿空气，除湿器35根据控制指令输出的用于改变机床环境的物质为干燥空气。湿空气或干燥空气通过输送管道4输送到机床的各个部位，并通过输送管道4上的多个风口41均匀散步到机床内部，以确保机床内各处的湿度均衡一致。

如图6所示，控制回路1包括湿度比较器13和指令生成器12；

湿度比较器13与湿度传感器连接，接收湿度传感器传输的机床内部的湿度，比较机床内部的湿度与预设湿度区间；指令生成器12分别与湿度比较器13和环境控制器3连接，接收湿度比较器13传输的比较结果，根据比较结果生成控制指令，传输控制指令给环境控制器3。上述环境控制器3为加湿器34或除湿器35。

上述湿度比较器13得出的比较结果也为长短不同的脉冲信号。指令生成器12根据比较结果生成的控制指令可以为电平信号，当湿度高于预设湿度区间的上限值时产生的控制指令为高电平，当湿度低于预设湿度区间的下限值时产生的控制指令为低电平。

当环境控制器3包括加湿器34和除湿器35时，机床环境控制装置进行湿度控制的操作流程如图7所示，控制回路1接收到湿度传感器反馈的湿度后，将该湿度与预设湿度区间进行比较，若比较出该湿度位于该预设湿度区间内，则表明当前机床内的湿度满足机床运转需求，控制回路1不进行其他操作。

若控制回路1比较出该湿度高于预设湿度区间的上限值，则控制回路1生成除湿控制指令，将除湿控制指令传输给除湿器35。除湿器35根据除湿控制指令输出干燥空气，并通过输送管道4将干燥空气输送至机床的各个部位，并通过输送管道4上的多个风口41均匀散步到机床内部，从而降低机床内的湿度，使得机床内的湿度落入预设湿度区间内。

若控制回路1比较出该湿度低于预设湿度区间的下限值，则控制回路1生成加湿控制指令，将加湿控制指令传输给加湿器34。加湿器34根据该加湿控制指令输出湿空气，并通过输送管道4上的多个风口41均匀散步到机床内部，从而调高机床内的湿度，使得机床内的湿度落入预设湿度区间内。

通过上述湿度控制过程可以精确地将机床内部各处的湿度控制在预设湿度区间内，避免机床各部位受湿度变化影响引起精度的变化。且机床内部单独进行湿度控制，不受机床外部环境的影响，始终保持机床内部湿度位于预设湿度区间内，从而保证机床精度的稳定性。

本实用新型实施例中提及的预设参数区间、预设温度区间和预设湿度区间均可根据实际需求设置，本实用新型实施例并不具体限定区间的数值范围。另外，本实用新型实施例提供的机床环境控制装置可以仅进行温度控制，或者仅进行湿度控制，或者同时进行温度控制和湿度控制。且除温度和湿度以外，其他影响机床精度稳定的环境因素，也可以通过本实用新型实施例提供的装置进行环境控制，并不局限于温度控制和湿度控制。

在本实用新型实施例中，机床环境控制装置包括：控制回路、环境传感器、环境控制器及输送管道；控制回路分别与环境传感器和环境控制器连接，接收环境传感器反馈的环境参数，传输控制指令给环境控制器；环境控制器与输送管道连接，根据控制指令输出用于改变机床环境的物质，通过输送管道将物质输送到机床的各个部位。本实用新型通过控制回路和环境传感器实现环境控制的参数反馈，提高了环境控制的灵敏性。通过输送管道将环境控制器产生的用于改变机床环境的物质输送到机床的各个部位，使得机床内各个部位环境变化均匀一致，减少环境变化不一致导致精度不稳定的情况。

实施例2

参见图8，本实用新型实施例提供了一种机床，该机床包括机床本体S1和一个或多个上述实施例1提供的机床环境控制装置S2；

机床环境控制装置S2安装在机床本体S1上；

机床环境控制装置S2包括的输送管道4通过卡箍固定在机床本体S1的内壁和/或外壁上。

其中，在图8中仅示意性地画出了一个机床环境控制装置S2。本实用新型实施例中可以根据实际需求确定机床本体上安装的机床环境控制装置S2的数量，能够实现通过多个机床环境控制装置对机床的各关键位置进行单独的环境控制，如进行单独的加热、降温、加湿或者除湿等环境控制。机床环境控制装置S2对机床进行温度控制或湿度控制等环境控制的过程参考实施例1中的记载，在此不再赘述。通过机床环境控制装置可以精确地将机床内部各处的环境参数控制在预设参数区间内，避免机床各部位受环境影响而引起精度的变化，使得机床可采用高强度轻质材料，保证品质的同时降低成本。且机床内部单独进行环境控制，不受机床外部环境的影响，始终保持机床内部的环境参数位于预设参数区间内，从而保证机床精度的稳定性。

在本实用新型实施例中，机床环境控制装置包括：控制回路、环境传感器、环境控制器及输送管道；控制回路分别与环境传感器和环境控制器连接，接收环境传感器反馈的环境参数，传输控制指令给环境控制器；环境控制器与输送管道连接，根据控制指令输出用于改变机床环境的物质，通过输送管道将物质输送到机床的各个部位。本实用新型通过控制回路和环境传感器实现环境控制的参数反馈，提高了环境控制的灵敏性。通过输送管道将环境控制器产生的用于改变机床环境的物质输送到机床的各个部位，使得机床内各个部位环境变化均匀一致，减少环境变化不一致导致精度不稳定的情况。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。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以所述权利要求的保护范围为准。