一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)床液體靜壓工作臺(tái)領(lǐng)域，具體地說是一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié) 裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 液體靜壓工作臺(tái)因其具有長(zhǎng)期使用磨損小、加工效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、潤(rùn)滑以及吸振 效果良好等優(yōu)點(diǎn)，在各種大型機(jī)床的工作臺(tái)上得到了廣泛的應(yīng)用。油膜的剛度和承載能力 主要取決于油膜的厚度，當(dāng)工作臺(tái)的載荷和液壓油的粘度發(fā)生變化時(shí)會(huì)引起工作臺(tái)油膜厚 度的變化，影響工作臺(tái)的加工精度，降低工作臺(tái)運(yùn)行的平穩(wěn)性。因此，采用合理的控制系統(tǒng) 和方法使液體靜壓工作臺(tái)具有智能調(diào)節(jié)油膜厚度的能力，，使油膜厚度始終保持在最優(yōu) 值，將極大降低由外載荷以及液壓油粘度變化對(duì)工作臺(tái)工作性能的影響，保證雙蝸輪消隙 機(jī)構(gòu)的裝配精度以及齒輪中心距。
[0003] 靜壓工作臺(tái)油膜厚度的調(diào)節(jié)控制主要是通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整油栗供油量 實(shí)現(xiàn)的。目前，電機(jī)調(diào)速多采用直流調(diào)速技術(shù);這種技術(shù)的控制系統(tǒng)雖然能滿足調(diào)速要求， 但存在著工作能耗大、系統(tǒng)維護(hù)困難等缺點(diǎn)。隨著科技的快速發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)逐漸成 熟，在調(diào)速方面更優(yōu)先于直流調(diào)速系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置與方法。 該調(diào)節(jié)裝置能適應(yīng)工作臺(tái)工況的變化，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)油膜厚度變化，實(shí)現(xiàn)智能調(diào) To
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下： 一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置，其包括靜壓工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，靜壓工作臺(tái)中安裝有靜壓油墊，控制系統(tǒng)包括西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)和S7-300模擬量 輸入輸出模塊，測(cè)量系統(tǒng)為包含電渦流位移傳感器的德國米依測(cè)量系統(tǒng)DT3300，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 中由變頻器、異步電機(jī)和多頭栗組成，控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器控制異步電機(jī)，異步電 機(jī)驅(qū)動(dòng)多頭栗，多頭栗的每個(gè)出油頭與靜壓油墊的油腔連接。
[0006] S7-300模擬量輸入輸出模塊包含有D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器。
[0007] 靜壓工作臺(tái)由液壓系統(tǒng)和工作臺(tái)靜壓結(jié)構(gòu)組成。
[0008] -種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)方法，其步驟為： (1) 通過數(shù)控系統(tǒng)預(yù)設(shè)基本參數(shù)值，基本參數(shù)包括目標(biāo)油膜厚度和電機(jī)的不同頻率參 數(shù)，通過系統(tǒng)代碼寫入或者顯示屏直接輸入設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840DSL數(shù)控 系統(tǒng)； (2) 通過數(shù)控系統(tǒng)每隔設(shè)定時(shí)間給出不同頻率，電渦流位移傳感器檢測(cè)靜壓工作臺(tái)與 電渦流位移傳感器探頭不同的位移量，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，對(duì)位移量信號(hào) 采用最小二乘法建立油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型； (3) 根據(jù)油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型，通過數(shù)控系統(tǒng)處理生成目標(biāo)油膜厚度的最 優(yōu)頻率值，該指令是模擬量電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)處理后傳送給變頻器，變頻器根據(jù)指令控 制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多頭栗輸出流量的控制； (4) 待多頭栗輸出流量穩(wěn)定后，通過電渦流位移傳感器檢測(cè)靜壓工作臺(tái)與傳感器探頭 當(dāng)前的位移量，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，將信號(hào)輸入數(shù)控系統(tǒng)中； (5) 利用數(shù)控系統(tǒng)相應(yīng)的計(jì)算模塊將位移量信號(hào)轉(zhuǎn)換得到實(shí)際油膜厚度值，如果實(shí)際 油膜厚度超出數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最優(yōu)油膜厚度范圍，數(shù)控系統(tǒng)將報(bào)警，否則數(shù)控系統(tǒng)會(huì)將實(shí) 際油膜厚度顯示到控制界面中。
[0009] 本發(fā)明方法通過從多頭栗到工作臺(tái)的控制，通過調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，改變輸出流量，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)工作臺(tái)靜壓油墊的油膜厚度調(diào)節(jié)。
[0010] 本發(fā)明中供油栗優(yōu)選采用多頭栗，保證每個(gè)油腔供油流量相同。
[0011] 本發(fā)明中測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)選采用德國米依電渦流位移傳感器測(cè)量系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)，高精度測(cè)量反饋的作用。
[0012] 本發(fā)明中數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)選采用西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)更加的智能化，可以自 動(dòng)識(shí)別外圍部件，性能和靈活性更高。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置及方法可實(shí)時(shí)監(jiān)控 工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)油膜厚度的變化，有超出范圍報(bào)警功能，可根據(jù)目標(biāo)需要作出及時(shí)合理的調(diào) 整，使工作臺(tái)始終處于一個(gè)最優(yōu)的目標(biāo)范圍內(nèi)，極大降低由于載荷和油溫變化對(duì)工作臺(tái)狀 態(tài)的影響，保證了蝸輪蝸桿的裝配精度和機(jī)床的加工精度。
【附圖說明】
[0014] 為了易于理解本發(fā)明，下面根據(jù)【具體實(shí)施方式】和附圖作進(jìn)一步說明。
[0015] 圖1是本發(fā)明靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置的控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1，一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置，其包括靜壓工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系 統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，靜壓工作臺(tái)中安裝有靜壓油墊，控制系統(tǒng)包括西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)和S7-300模擬量輸入輸出模塊，測(cè)量系統(tǒng)為包含電渦流位移傳感器的德國米依測(cè)量系統(tǒng)DT3300， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)中由變頻器、異步電機(jī)和多頭栗組成，控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器控制異步電 機(jī)，異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)多頭栗，多頭栗的每個(gè)出油頭與靜壓油墊的油腔連接。
[0017] -種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)方法，其工作調(diào)節(jié)過程如下： (1)通過控制系統(tǒng)的840DSL的HMI輸入基本參數(shù)值，此參數(shù)是目標(biāo)油膜厚度值ho和未通 入壓力油時(shí)電渦流位移傳感器探頭和工作臺(tái)之間的位移量!^，!^可從顯示屏直接讀取輸入 來實(shí)現(xiàn)。
[0018] (2)通過數(shù)控系統(tǒng)每隔設(shè)定時(shí)間給出不同的設(shè)定頻率h，并經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器得到變 頻器的控制信號(hào)，然后經(jīng)過變頻器生成異步電機(jī)的控制信號(hào)f ls，異步電機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 調(diào)節(jié)，生成對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為nps，多頭栗進(jìn)行流量調(diào)節(jié)生成對(duì)應(yīng)的流量Q ps。
[0019] (3)多頭栗以流量Qps為工作臺(tái)油腔供油，在載荷么則乍用下，當(dāng)流量為Q ps時(shí)，在下 一頻率給出前，先通過位移傳感器檢測(cè)到工作臺(tái)與傳感器探頭當(dāng)前的位移量為L(zhǎng)PS，并經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，將位移量信號(hào)輸入控制系統(tǒng)中，對(duì)位移量信號(hào)采用最小二乘 法建立油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型。
[0020] (4)控制系統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)油膜厚度值ho結(jié)合油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型處理生 成目標(biāo)油膜厚度的最優(yōu)頻率值f，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器得到變頻器的控制信號(hào)，然后經(jīng)過變頻器 生成異步電機(jī)的控制指令fs，異步電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，生成的目標(biāo)轉(zhuǎn)速為n s,多頭栗調(diào)節(jié)生 成目標(biāo)的流量Qs。
[0021] (5).待多頭栗輸出流量穩(wěn)定后，通過電渦流位移傳感器檢測(cè)到工作臺(tái)與傳感器探 頭當(dāng)前的位移量為L(zhǎng) s，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，將信號(hào)輸入控制系統(tǒng)中，對(duì)LdP Ls的位移信號(hào)利用相應(yīng)的計(jì)算模塊和轉(zhuǎn)換作差值得到實(shí)際油膜厚度值h。，如果實(shí)際油膜厚 度h。超出系統(tǒng)設(shè)定最優(yōu)油膜范圍，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警，否則系統(tǒng)會(huì)將需要的數(shù)據(jù)顯示到相應(yīng) 的HMI控制界面中。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置及方法可實(shí)時(shí)監(jiān)控 工作臺(tái)運(yùn)行時(shí)油膜厚度的變化，有超出范圍報(bào)警功能，可根據(jù)目標(biāo)需要作出及時(shí)合理的調(diào) 整，使工作臺(tái)始終處于一個(gè)最優(yōu)的目標(biāo)范圍內(nèi)，極大降低由于載荷和油溫變化對(duì)工作臺(tái)狀 態(tài)的影響，保證了蝸輪蝸桿的裝配精度和機(jī)床的加工精度。
[0023] 以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施及控制方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于 此，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置，包括靜壓工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，靜壓工作臺(tái)中安裝有靜壓油墊，控制系統(tǒng)包括西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)和S7-300模擬量 輸入輸出模塊，測(cè)量系統(tǒng)為包含電渦流位移傳感器的德國米依測(cè)量系統(tǒng)DT3300，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 中由變頻器、異步電機(jī)和多頭栗組成，控制系統(tǒng)連接變頻器，變頻器控制異步電機(jī)，異步電 機(jī)驅(qū)動(dòng)多頭栗，多頭栗的每個(gè)出油頭與靜壓油墊的油腔連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，S7-300模擬量輸入輸出模塊包含有D/ A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，靜壓工作臺(tái)由液壓系統(tǒng)和工作臺(tái)靜壓 結(jié)構(gòu)組成。4. 一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)方法，其步驟為： (1) 通過數(shù)控系統(tǒng)預(yù)設(shè)基本參數(shù)值，基本參數(shù)包括目標(biāo)油膜厚度和電機(jī)的不同頻率參 數(shù)，通過系統(tǒng)代碼寫入或者顯示屏直接輸入設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子840DSL數(shù)控 系統(tǒng)； (2) 通過數(shù)控系統(tǒng)每隔設(shè)定時(shí)間給出不同頻率，電渦流位移傳感器檢測(cè)靜壓工作臺(tái)與 電渦流位移傳感器探頭不同的位移量，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，對(duì)位移量信號(hào)采 用最小二乘法建立油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型； (3) 根據(jù)油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型，通過數(shù)控系統(tǒng)處理生成目標(biāo)油膜厚度的最 優(yōu)頻率值，該指令是模擬量電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)處理后傳送給變頻器，變頻器根據(jù)指令控 制異步電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多頭栗輸出流量的控制； (4) 待多頭栗輸出流量穩(wěn)定后，通過電渦流位移傳感器檢測(cè)靜壓工作臺(tái)與傳感器探頭 當(dāng)前的位移量，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器得到位移量信號(hào)，將信號(hào)輸入數(shù)控系統(tǒng)中； (5) 利用數(shù)控系統(tǒng)相應(yīng)的計(jì)算模塊將位移量信號(hào)轉(zhuǎn)換得到實(shí)際油膜厚度值，如果實(shí)際 油膜厚度超出數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最優(yōu)油膜厚度范圍，數(shù)控系統(tǒng)將報(bào)警，否則數(shù)控系統(tǒng)會(huì)將實(shí) 際油膜厚度顯示到控制界面中。
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)械工程領(lǐng)域，涉及一種靜壓工作臺(tái)油膜厚度調(diào)節(jié)裝置與方法。調(diào)節(jié)裝置中，控制系統(tǒng)包括西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)和S7?300模擬量輸入輸出模塊，測(cè)量系統(tǒng)為包含電渦流位移傳感器的德國米依測(cè)量系統(tǒng)DT3300。為了維持油膜厚度的恒定，根據(jù)控制器給出的多個(gè)不同頻率和對(duì)應(yīng)位移傳感器檢測(cè)的實(shí)際油膜厚度，采用最小二乘法建立油膜厚度與電機(jī)頻率的關(guān)系模型，然后根據(jù)關(guān)系模型和目標(biāo)油膜厚度值計(jì)算出所需電機(jī)頻率，經(jīng)信號(hào)處理后輸出到變頻器，從而調(diào)整變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變多頭泵的供油量，使油膜厚度始終處于一個(gè)最優(yōu)的目標(biāo)狀態(tài)。
【IPC分類】B23Q1/38
【公開號(hào)】CN105710661
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610257012
【發(fā)明人】趙大興, 靖馬超, 丁國龍, 吳震宇, 張斌
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)