专利名称：工作机械中的温度传感器的异常检测方法
技术领域：
本发明涉及对在工作机械的热位移校正中使用的温度传感器的异常 进行检测的方法。
背景技术：
在工作机械中，广泛采用对由环境温度变化或切削热引起的加工尺 寸误差进行校正的热位移校正方法。在该热位移校正方法中，在工作机 械的构成要素中设置热电偶或热敏电阻等温度传感器，利用电压计或电 流计等温度测定装置得到来自温度传感器的温度信息，根据所得到的温 度信息估计热位移量而对主轴或刀架等移动体的校正量进行运算，并根
据校正量控制移动体(参照专利文献1 3)。 [专利文献1]日本特公昭61-59860号公报 [专利文献2]日本特公平6-61674号公报 [专利文献3]日本特开2001-341049号公报
在该情况下，当由于温度传感器的断路/短路等异常或温度测定装置 的故障等而检测到异常的温度时，有可能无法进行正常的校正而导致加 工尺寸误差变大，或者由于异常的校正量而导致机械的移动体碰撞到工 件等，所以需要可检测温度传感器的异常。在此，对于温度传感器的断 路/短路等异常，能够通过分别监视专用的温度传感器的温度信息来容易 地进行检测。但是，例如对于伴随热敏电阻老化而产生的异常等，无法 由温度传感器或温度测定装置单独地进行检测，而采用在同一处设置多 个温度传感器并比较彼此的温度信息来检测异常的方法。因此，导致温 度传感器或温度测定装置数量增加，引发成本上升。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种能够更加简单地检测温度传感 器的异常的方法。
为了实现上述目的，第一方面发明的特征在于，使用与任意的一个 温度传感器不同位置的另一个温度传感器的检测温度，利用预先设定的 运算式求出与一个温度传感器的检测温度等效的检测温度，将所得到的 等效的检测温度和一个温度传感器的检测温度之间的差与预先设定的极 限值进行比较，在该差超过极限值的情况下，将一个温度传感器或者另 一个温度传感器判断为异常。
除了第一方面发明的目的以外，为了简单且正确地求出等效的检测 温度，第二方面发明采用在运算式中使用线性定常系统(一次遅fl系) 的传递函数的结构。
根据本发明，仅通过用于校正的温度传感器和温度测定装置即可进 行检测温度的异常判断。由此，无需多余的温度传感器或温度测定装置， 能够毫不费事且简单地实施检测温度的异常检测，成本上升也被抑制。
根据第二方面所述的发明，除了第一方面发明的效果以外，还能够 简单且正确地求出等效的检测温度的值。
图1是车床的概略图。
图2是表示温度传感器的检测温度的变化的曲线图。 图3是表示室温变化的曲线图。
图4是温度传感器的异常检测方法的流程图。
图5是对床鞍(saddle)温度和温度Tb詣'进行比较而得到的曲线图。
图6是对切削水温度和温度Tb9-8'进行比较而得到的曲线图。
图7是对床身(bed)温度和温度Tb川-9'进行比较而得到的曲线图。
具体实施例方式
以下，根据
本发明的实施方式。
图1是从主轴的轴向观察作为工作机械的一个例子的车床的概略
图。在床身1的左侧上表面固定设置主轴台2，在突出设置于主轴台2上
的主轴上固定设置有卡盘(chunk) 3，其可保持工件。在设置于主轴台2 右侧的床身1上表面的导轨上放置有床鞍4，在床鞍4上以可向主轴的径 向滑动的方式放置有刀架5，在以可在刀架5的侧面旋转的方式设置的转 塔(turret) 6的外周面上可以固定切削工具。
另一方面，在主轴台2下部的床身1上具有用于排出切屑或切削水 等的孔，排出的切屑或切削水被回收到切削水箱7。
此外，在该车床上设置有3个温度传感器8 10。温度传感器8为 了测定切削水的温度而安装在切削水箱7中，温度传感器9为了测定机 体的床身部温度而安装在床身1上，温度传感器10为了测定床鞍部温度 而安装在床鞍4上。
各个温度传感器8 10的温度检测信号被输入到温度测定装置11， 采用已知的方法从模拟信号转换成数字信号而得到温度数值。12是参数 存储装置，存储有根据一个温度传感器的检测温度Ta和不同位置的另一 个温度传感器的检测温度Tb而使Tb变为与Ta等效的检测温度Tb'的运 算式。检测温度判定装置13根据参数存储装置12的运算式求出检测温 度Tb'，将检测温度Ta和Tb'之间的差与预先设定的极限值进行比较，来 判断温度传感器的异常，并将判断结果输出到校正装置14。校正装置14 根据从检测温度判定装置13得到的检测温度对校正值进行运算，并输出 到NC装置15。 NC装置15按照所得到的校正值来变更床鞍或刀架等的 进给指令。
作为存储在参数存储装置12中的运算式，可使用下面所示的线性定 常系统的传递函数。其中，在Tb的温度变化比Ta的温度变化更快的情 况下，使用利用离散式对线性定常系统的传递函数进行近似的式1;在 Ta的温度变化比Tb的温度变化更快的情况下使用式2。
<formula>formula see original document page 5</formula>...(式2)
Tb:另一个温度传感器的检测温度
a:特性系数A卩特性系数B n:次数
此外，作为在上述式1、 2中使用的特性系数A、 B，在参数存储装置 12中预先设定有各个温度传感器8 10间的特性系数ct8—1Q、卩9-8、 (x10-9 以及极限值丫。
图2分别表示图3的室温变化时的切削水箱部的温度传感器8、床 身部的温度传感器9、床鞍部的温度传感器10的检测温度。这样各个温 度传感器的检测温度随着设置位置而不同，所以在此以如下方式设定各 个温度传感器间的检测温度的特性系数。
a8-1Q:温度传感器10 (床鞍)相对于温度传感器8 (切削水)的特 性系数A (=2.8xl(T3)
p9-8:温度传感器8 (切削水)相对于温度传感器9 (床身)的特性 系数B (=7.9xl(r4)
a10-9:温度传感器9 (床身)相对于温度传感器10 (床鞍)的特性 系数A (=1.5xl0—3)
根据图4的流程图说明以如上方式构成的车床中的温度传感器的异 常检测方法。
首先，利用各个温度传感器8 10进行温度测定，利用温度测定装 置11将所得到的检测信号转换成数字信号而得到温度数值(Sl)。其按 照预先设定的间隔(例如10秒)来进行。接着，在S2中，由检测温度 判定装置13使用存储在参数存储装置12中的运算式和特性系数，分别 计算与对应的温度传感器的检测温度等效的检测温度即下述的Tb8-10'、 Tb9—8'、 Tb1Q-9'。具体而言，利用下面所示的式la、式2a、式lb进行计
算。分别将Tbs,'、 Tb9—8'、 TbK)-9邻各个检测温度进行比较而得到的结
果如图5、图6、图7所示。
Tb8-1()':利用温度传感器8 (切削水)计算出的与温度传感器10 (床 鞍)的检测温度等效的值
Tb9-8':利用温度传感器9 (床身)计算出的与温度传感器8 (切削 水)的检测温度等效的值Tbn)V:利用温度传感器10 (床鞍)计算出的与温度传感器9 (床 身)的检测温度等效的值
Tb8—10'n=Tb8'n—一 (Tb8n—Tbs'n一》'a8—10...(式la) Tb9—8'n=Tb9'n-1+ (Tb9n—Tb9'n—,) *l/p9—8…(式2a) Tb10—9'n= Tbio'『i+ (Tbi0n—Tbio") *a10—9 …(式lb) 其中，Tb8:温度传感器8 (切削水)的检测温度 Tb9:温度传感器9 (床身)的检测温度 Tb1():温度传感器IO (床鞍)的检测温度 接着，在S3中，利用存储在参数存储装置12中的下面所示的式3， 求出Ta和Tb'之间的温度差的绝对值AT。在此，利用下述的式3a、式 3b、式3c，计算使用利用上述的式la、式2a、式lb计算出的Tb8-10'、 Tb9-8'、 TbK)—9'判断异常时的温度差的绝对值AT。
△T= I Ta—Tb' I …(式3)
△T8—1()= I Ta1()—Tb8_1()' i ...(式3a)
△T9—8= I Ta8—Tb9—s' I …(式3b)
△T10—9= 1 Ta9—Tb10—9' I ...(式3c)
其中，Ta8:温度传感器8 (切削水)的检测温度 Ta9:温度传感器9 (床身)的检测温度 Ta10:温度传感器10 (床鞍)的检测温度 而且，在S4中将计算出的绝对值AT与极限值Y进行比较。在此当 △T大于极限值y的情况下，判断为Ta或者Tb异常，在S5中利用报警 器等进行报警，在S6中，对校正装置14发出指令使得维持变为异常前 的校正量。在S7中判别为继续进行异常检测的情况下返回到Sl。
另外，在该例子中，在所有的AT中使用不同的温度传感器的组合， 所以能够利用下面所示的式4a、式4b、式4c将检测温度的异常确定为1 个。
AT8-i^Y且AT9—8>7时判断为温度传感器8 (切削水)的检测温 度异常 ...(式4a)
△T9—^Y且AT,o-一Y时判断为温度传感器9 (床身)的检测温度
异常 ...(式4b)
AT1Q-9> y且AT8-1()> y时判断为温度传感器10 (床鞍)的检测温 度异常 ...(式4c)
这样，根据上述方式的温度传感器的异常检测方法，使用与任意一 个温度传感器不同位置的另一个温度传感器的检测温度，利用预先设定 的运算式求出与一个温度传感器的检测温度等效的检测温度，将所得到 的等效的检测温度和一个温度传感器的检测温度之间的差与预先设定的 极限值进行比较，在上述差超过极限值的情况下，将该一个温度传感器 或者另 一个温度传感器判断为异常，从而仅通过用于校正的温度传感器 和温度测定装置即可进行检测温度的异常判断。由此，无需多余的温度 传感器或温度测定装置，能够毫不费事且简单地实施检测温度的异常检 测，也抑制了成本上升。特别是通过在求出等效的检测温度的运算式中 使用上述线性定常系统的传递函数，从而能够简单且正确地求出等效的 检测温度的值。
另外，温度传感器的数量和设置位置等不限于上述方式，还可进行 适当变更。当然，只要是加工中心(machining center)等复合加工机等 使用温度传感器执行热位移校正的设备，则适用的工作机械也不限于上 述方式。
权利要求
1.一种工作机械中的温度传感器的异常检测方法，其是在将多个温度传感器配置在不同位置处的工作机械中，检测上述温度传感器的异常的方法，该异常检测方法的特征在于，使用与任意的一个温度传感器不同位置的另一个温度传感器的检测温度，利用预先设定的运算式求出与上述一个温度传感器的检测温度等效的检测温度，将所得到的上述等效的检测温度和上述一个温度传感器的检测温度之间的差与预先设定的极限值进行比较，在上述差超过上述极限值的情况下，将上述一个温度传感器或者另一个温度传感器判断为异常。
2. 根据权利要求1所述的工作机械中的温度传感器的异常检测方 法，其特征在于，运算式使用线性定常系统的传递函数。
全文摘要
本发明提供一种工作机械中的温度传感器的异常检测方法，其能够简单地检测温度传感器的异常。作为解决手段，在S1中利用各个温度传感器进行温度计测，转换成数字信号而得到温度数值。接着，在S2中，使用存储在参数存储装置中的运算式和特性系数，计算与对应的温度传感器的检测温度等效的检测温度即Tb′，在S3中，求出Ta和Tb′之间的温度差的绝对值ΔT。然后，在S4中将计算出的绝对值ΔT与极限值γ进行比较，当ΔT大于极限值γ的情况下，判断为Ta或者Tb异常，在S5中利用报警器等进行报警，在S6中，对校正装置发出指令使得维持变为异常前的校正量。
文档编号G01K15/00GK101201273SQ20071019683
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者佐藤礼士 申请人:大隈株式会社