本公开涉及基于温度来推定机床的热位移的方法以及能够执行该方法的机床。
背景技术：
1、在加工中心等机床的加工中，由于主轴旋转时的轴承的摩擦发热、马达的发热等而产生向轴线方向的热位移，使加工精度恶化。作为其防止对策，在机械结构上，有通过在主轴壳体部设置冷却回路并使冷却油流动来除去热(以下称为“主轴冷却”)的方法。另外，在电气控制中，有根据机体温度信息推定主轴热位移并进行校正的方法。
2、在前者的主轴冷却中，用于将供给的冷却油温度控制为机体温度的主轴冷却装置的消耗电力在周边设备中占较高的比例，广泛进行通过主轴冷却装置的运转控制实现的消耗电力降低对策。例如在专利文献1中公开了如下发明：在机械休止时使用机体温度基准的主轴温度上升值运算出的主轴附近温度满足任意的阈值时，停止主轴冷却装置。根据本发明，能够在加工精度不恶化的状况下降低消耗电力。另外，在专利文献2中公开了如下发明：在转速和发热源温度对满足预先设定的阈值以下的加工精度造成的影响小的状况下停止主轴冷却装置，由此降低消耗电力。
3、在后者的热位移推定方法中，在本技术人的专利文献3中提出了根据转速和时间或校正次数使热位移推定运算式的运算系数变化来推定主轴热位移的运算方法。
4、现有技术文献
5、专利文献
6、专利文献1：日本专利第6445395号公报
7、专利文献2：日本专利第6349276号公报
8、专利文献3：日本特开平9-225781号公报
技术实现思路
1、发明所要解决的课题
2、消耗电力的降低优选不仅如专利文献1的发明那样在机械休止时使主轴冷却装置停止来进行，还如专利文献2的发明那样在机床运转时使主轴冷却装置停止来进行。但是，在加工中心的主轴等中，若在主轴旋转时停止冷却装置，则即使是1000min-1左右的转速，主轴热位移量也随着时间经过而变大，因此对精度的影响小的期间限于短时间。因此，为了在更长时间内维持精度，需要如专利文献3的发明那样推定并校正主轴热位移。但是，在主轴冷却装置的运转时和停止时热位移特性不同，因此通过专利文献3那样的方法无法准确地推定热位移。
3、因此，本公开的目的在于提供一种机床的热位移推定方法以及机床，即使在冷却装置的运转状态发生了变化的过渡状态下也准确地推定热位移，从而能够不使加工精度恶化而降低消耗电力。
4、用于解决课题的手段
5、为了实现上述目的，本公开的第一结构的特征在于，在具有冷却装置和温度测定装置的机床中，执行以下步骤：
6、温度检测步骤，通过所述温度测定装置分别检测规定的发热部和规定的主体结构部的温度；以及
7、热位移推定步骤，基于检测温度，通过推定模型推定所述发热部的热位移，
8、所述机床的热位移推定方法的特征在于，
9、在所述热位移推定步骤中，进行以下处理：
10、根据机床运转中的所述冷却装置的运转控制所引起的冷却能力变化，决定用于根据所述检测温度推定热位移的与时间响应相关的系数；
11、根据预先设定的所述冷却装置的冷却热量、和用于根据所述检测温度来推定热位移的温度与位移间的转换系数之间的关系，求出与冷却能力变化前后的所述转换系数的变化量相当的转换系数相当温度变化量；和/或，根据预先设定的所述冷却热量和相当于该冷却热量的温度之间的关系，求出与冷却能力变化前后的变化热量相当的冷却热量相当温度变化量；
12、基于在所述检测温度加上所述转换系数相当温度变化量和/或所述冷却热量相当温度变化量而得到的温度、所述系数，推定所述发热部的热位移。
13、第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述冷却装置的冷却能力变化是所述冷却装置的运转和停止、用于冷却的冷却油量的增加和减少中的任一方或双方。
14、第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述发热部是旋转轴，基于所述旋转轴的转速和所述冷却装置的冷却能力变化后的时间，计算所述转换系数相当温度变化量。
15、第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，基于所述冷却能力变化前的温度时间常数、所述冷却能力变化后的温度时间常数以及所述冷却能力变化后的时间，计算所述冷却热量相当温度变化量。
16、第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述冷却装置的冷却能力变化的条件如下：将预先设定的上限值和下限值作为阈值，在所述检测温度的温度上升值为所述下限值以下的情况下，使所述冷却能力减少，在所述检测温度的温度上升值为所述上限值以上的情况下，使所述冷却能力增加。
17、第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述发热部是旋转轴，将以所述主体结构部的温度为基准的所述旋转轴的轴承部或所述轴承部附近的温度上升值用于热位移推定。
18、为了实现上述目的，本公开的第二结构是一种机床，其具有冷却装置和温度测定装置，该机床的特征在于，该机床具备：
19、温度检测单元，其通过温度测定装置分别检测规定的发热部和规定的主体结构部的温度；以及
20、热位移推定单元，其基于检测温度，通过推定模型推定所述发热部的热位移，
21、所述热位移推定单元进行以下处理：
22、根据机床运转中的所述冷却装置的运转控制所引起的冷却能力变化，决定用于根据所述检测温度推定热位移的与时间响应相关的系数；
23、根据预先设定的所述冷却装置的冷却热量和用于根据所述检测温度来推定热位移的温度与位移间的转换系数之间的关系，求出与冷却能力变化前后的所述转换系数的变化量相当的转换系数相当温度变化量；和/或，根据预先设定的所述冷却热量和相当于该冷却热量的温度之间的关系，求出与冷却能力变化前后的变化热量相当的冷却热量相当温度变化量；
24、基于对所述检测温度加上所述转换系数相当温度变化量和/或所述冷却热量相当温度变化量而得到的温度、以及所述系数，推定所述发热部的热位移。
25、此外，本公开中的“推定模型”是指为了推定热位移而预先模式化的一系列处理。例如可举出由包含系数的1个或多个数学式构成的判定处理。
26、发明效果
27、根据本公开，通过对发热部或发热部附近的检测温度算入与预先设定的冷却装置的运转控制变化前后的温度跟位移间的转换系数的差分对应的转换系数相当温度变化量、和/或与冷却热量的差分对应的冷却热量相当温度变化量，能够应对在机床运转中进行了冷却装置的运转控制的情况下的冷却过渡状态下产生的热位移推定精度的恶化。因此，即使在冷却装置的运转状态发生了变化的过渡状态下也能够准确地推定热位移，能够不使加工精度恶化而削减消耗电力。
28、根据本公开的另一方案，除了上述效果以外，由于将冷却装置的冷却能力变化设为冷却装置的运转及停止、用于冷却的冷却油量的增加及减少中的任一方或双方，因此不仅能够进行冷却装置的运转、停止，还能够进行与冷却油量的增减对应的热位移推定。
29、根据本公开的另一方式，除了上述效果以外，由于根据旋转轴的转速和冷却能力变化后的时间来计算转换系数相当温度变化量，因此能够对应于与转速对应的冷却能力的变化来高精度地推定热位移。
30、根据本公开的另一方案，除了上述效果以外，冷却热量相当温度变化量是基于预先设定的冷却装置的冷却能力变化前的温度时间常数、预先设定的冷却装置的冷却能力变化后的温度时间常数、冷却能力变化后的时间来算出，因此冷却热量相当温度变化量的设定变得容易。
31、根据本公开的另一方案，除了上述效果以外，作为冷却装置的冷却能力变化的条件，预先设定温度上升值的上限值和下限值，在成为上限值以上的情况下使冷却能力增加，由此能够避免由于使冷却能力减少而引起的轴承烧结等异常发热风险。另一方面，在温度上升值成为下限值以下的情况下，通过使冷却能力减少，能够实现消耗电力的降低。
32、根据本公开的其他方式，除了上述效果以外，在将旋转轴作为冷却对象的情况下，通过使用以主体结构的温度为基准的旋转轴轴承部或轴承部附近的温度上升值，能够高精度地推定热位移。
1.一种机床的热位移推定方法，在具有冷却装置和温度测定装置的机床中，执行以下步骤：
2.根据权利要求1所述的机床的热位移推定方法，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的机床的热位移推定方法，其特征在于，
4.根据权利要求1或2所述的机床的热位移推定方法，其特征在于，
5.根据权利要求1或2所述的机床的热位移推定方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的机床的热位移推定方法，其特征在于，
7.一种机床，其具有冷却装置和温度测定装置，其特征在于，
