CN102009353A - 可变式恒流静压导轨及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数控回转工作台的一种可变式恒流静压导轨及其控制方式，特别适用于要求承载能力变动范围偏大而静压浮升量变化小静压导轨。主要由静压机构、油路监控***、油路控制***等三部分组成。静压机构包括静压导轨、恒流供油装置等组件，起到恒流静压导轨的功能；油路监控***包括压力传感器、流量传感器，起到监控静压腔的压力、流量的作用；油路控制***主要包括变频电机、PLC控制器等组件，通过对油路监控***反馈的信号进行处理，通过PLC控制变频电机的开启及转速的高低，达到控制静压导轨的流量，起到平衡静压导轨浮升量的目的。

Description

可变式恒流静压导轨及控制方法
所属领域：
本发明是属于恒流静压导轨及其控制方式，尤其适用于超重型数控回转工作台所配用的可变式恒流静压导轨机构。
背景技术：
静压导轨由于具有摩擦阻力小、使用寿命长、速度范围广、抗振性能好、运动精度高、适应好等优点，广泛的用于数控机床上。
静压导轨又分恒流静压导轨和恒压静压导轨两种，恒流静压的油膜刚度比恒压静压的油膜刚度要高，在理论上说：静压导轨的油膜刚度与油膜间隙成3次方的变化关系，工作台的负载变化会引起油膜间隙的变化，从而改变油膜刚度，在相当大的一个载荷范围内，恒流静压的浮升量变化量很小，油膜厚度基本上保持不变，因此工作台的导轨一般都采用恒流静压导轨。
随着现代机床朝着超大规格方向发展，工作台所需承载重量也要求越来越大，当空载和满载之间的压力差达到了2倍以上时，恒流静压导轨在小载荷时的浮升量是满载时的浮升量的1.25倍，油膜间隙变大，油膜刚度变小，会对工件的加工产生一定的影响。
发明内容：
本发明主要目的是针对现有技术中的不足，设计一种适用于超大承载重量的变恒流静压导轨以及其控制方式：在小载荷时恒流调整静压导轨的压力；在大载荷时恒压增大静压导轨得流量，以满足工作台在各种承载条件下静压导轨的油膜间隙、油膜刚度保持一致。
本发明所说的可变式恒流静压导轨，主要有静压机构、油路监控***和油路控制***等三部分组成。静压机构由恒流供油装置和静压导轨板组成开式恒流静压导轨；油路监控***主要由安装在静压腔前面的流量传感器、压力传感器组成，主要起到监控静压腔的压力、流量的作用；油路控制***主要由驱动恒流供油装置的变频电机及PLC(可编程逻辑控制器)组成。静压导轨板与导轨之间形成开式静压导轨；由变频电机驱动的恒流供油装置，按一泵一腔的方式与每个静压导轨板的静压腔相联接，液压油通过恒流供油装置均匀的分到每个静压腔内，保证每个静压腔内的静压油的流量都相同，形成恒流开式静压导轨。在恒流供油装置的每个出口均设置有压力传感器和流量传感器。变频电机、压力传感器和流量传感器均与PLC相联接。
本发明所说的可变式恒流静压导轨的控制过程及方式为：
1、启动工作按钮后，驱动恒流供油装置的变频电机启动，并按指定的速度匀速运行；
2、液压油通过恒流供油装置均匀的分到每个静压腔内，形成恒流开式静压导轨；
3、流量传感器与压力传感器的监测与报警：
(a)流量传感器检测恒流供油装置的出口流量，监测变频电机是否按照要求的转速进行工作，并正常发讯；当没有发讯则报警，此时应该停机检查；
(b)压力传感器实时检测静压油腔内的压力，并将压力值输送到PLC中对实时负载情况进行判断；当没有压力值则报警，此时应该停机检查；
4、PLC程序读取各压力传感器传回的压力信号判断压力大小，
(a)当压力过小时，表明承载重量小，***的浮升量大，此时通过PLC程序关闭部分恒流供油装置，减小总静压腔的面积，增大静压腔内的油压，降低整个***的浮升量；
(b)当压力过大时，PLC程序指挥变频电机高速运转，恒流供油装置转速提高出口流量增大，静压腔内的流量增大，保证整个***有足够的浮升量；
(c)通过对变频电机的控制，可使整个***的浮升量的变化范围在0.1mm～0.02mm以内。
由于本发明所说的可变式恒流静压导轨及控制方法，采用变频电机驱动的恒流供油装置设计，并按一泵一腔的方式进行监控和管理，利用PLC对实时的负载情况进行判断，通过信号处理和反馈，对恒流供油装置、静压腔压力、变频电机等的工况进行适当的控制，以保证导轨上有充分的静压油；提高或降低整个***的浮升量，使整个***的浮升量的变化范围在规定的精密加工允许的范围以内，以能满足高精度机床的加工要求。
附图说明：
附图1：可变式恒流静压导轨原理示意图；
附图2：可变式恒流静压导轨剖视图；
附图3：可变式恒流静压导轨逻辑控制图。
具体实施方式：
附图2是附图1中I部分的局部放大图，为本发明所说的可变式恒流静压导轨部分的剖视图。静压导轨板5与导轨6之间形成静压导轨，静压导轨板5中设置有静压腔7；变频电机2与恒流供油装置1相连结并驱动恒流供油装置1，恒流供油装置1按一泵一腔的方式联接到每个静压导轨中的静压腔7上，开始时变频电机按指定的速度匀速运行，液压油通过恒流供油装置均匀的分到每个静压腔内，形成恒流开式静压导轨。
附图1中给出的是本发明所说的可变式恒流静压导轨原理示意图。在恒流供油装置1的每个出口均设有压力传感器3和流量传感器4，流量传感器4与静压腔7相连通。变频电机2、压力传感器3和流量传感器4均与PLC相联接。
流量传感器的作用是检测恒流供油装置的出口流量，保证导轨上有充分的静压油，并监测变频电机是否按照要求的转速进行工作，对整个油路起保护作用；压力传感器则实时检测静压油腔内的压力，供PLC对当前的负载情况进行判断。当工作台运行时，PLC程序先读取各压力传感器传回的压力信号判断压力大小，当压力过小时，表明承载重量小，***的浮升量大，此时通过PLC程序关闭部分恒流供油装置，减小总静压腔的面积，增大静压腔内的油压，降低整个***的浮升量；当压力过大时，PLC程序指挥变频电机高速运转，恒流供油装置转速提高出口流量增大，静压腔内的流量增大，保证整个***有足够的浮升量。通过对变频电机的控制，使整个***的浮升量在规定的变化范围以内，以满足高精度机床的加工要求。
附图1中右边的双点划线框表示，除了图中所画的恒流供油装置之外，还可以依照需求增加更多的恒流供油装置组。
本发明中所说的恒流供油装置既可以是多头泵；也可以是多点齿轮分油器；还可以是排量相同的齿轮泵组；或者是由各种节油器组合而成的形式。
附图3给出的是本发明所说的可变式恒流静压导轨逻辑控制图。在该图中，说明了本发明所说的可变式恒流静压导轨的工作和操作流程和相应各个部分之间的逻辑控制关系。其具体内容在图3中和前文中已经分步予以清楚的描述，故不再赘述。

Claims (7)

1.一种可变式恒流静压导轨，有静压机构、油路监控***、油路控制***三部分组成，其特征在于，静压机构由恒流供油装置和静压导轨板组成恒流静压导轨，静压导轨板与导轨之间形成静压导轨，静压导轨板中设置有静压腔；由变频电机驱动的恒流供油装置与静压导轨的静压腔相联接；油路监控***由安装在静压腔前面的流量传感器、压力传感器组成，即在恒流供油装置的每个出口均设置有压力传感器和流量传感器；油路控制***由变频电机及PLC组成，即变频电机、压力传感器和流量传感器均与PLC相联接。
2.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其特征在于，所说的恒流供油装置按照一泵一腔的方式联接到每个静压导轨的静压腔上，液压油通过恒流供油装置分到每个静压腔内，保证每个静压腔内的静压油的流量都相同，形成恒流开式静压导轨。
3.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其特征在于，所说的恒流供油装置是多头泵。
4.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其特征在于，所说的恒流供油装置是多点齿轮分油器。
5.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其特征在于，所说的恒流供油装置是排量相同的齿轮泵组。
6.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其特征在于，所说的恒流供油装置是由节油器组合而成的。
7.按照权利要求1所说的可变式恒流静压导轨，其控制过程及方式为：
(1)启动工作按钮后，驱动恒流供油装置工作的变频电机启动，并按指定的速度匀速运行；
(2)液压油通过恒流供油装置均匀分到每个静压腔内，形成恒流开式静压导轨；
(3)流量传感器与压力传感器的监测与报警：
a)流量传感器检测恒流供油装置的出口流量，监测变频电机是否按照要求的转速进行工作，并正常发讯；当没有发讯则报警，此时停机检查；
b)压力传感器实时检测静压油腔内的压力，并将压力值输送到PLC中对实时负载情况进行判断；当没有压力值则报警，此时停机检查；
(4)PLC程序读取各压力传感器传回的压力信号判断压力大小，
a)当压力过小时，表明承载重量小，***的浮升量大，此时通过PLC程序关闭部分恒流供油装置，减小总静压腔的面积，增大静压腔内的油压，降低整个***的浮升量；
b)当压力过大时，PLC程序指挥变频电机高速运转，恒流供油装置出口流量增大，静压腔内的流量增大，保证整个***有足够的浮升量；
c)通过对变频电机的控制，可使整个***的浮升量的变化范围在0.01mm～0.02mm以内。
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