專利名稱：滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置和方法
滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置和方法所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置和方法，特別適用于解決機(jī)床領(lǐng)域抑制滑枕內(nèi)部水冷電機(jī)外表面產(chǎn)生冷凝水的現(xiàn)象和問題。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床滑枕主軸高速化趨勢下，現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的長傳動軸主軸結(jié)構(gòu)(圖1)因傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜、共振頻率低，已經(jīng)無法滿足主軸轉(zhuǎn)速日益增高的需求?，F(xiàn)在提高主軸轉(zhuǎn)速行之有效的方法是將電主軸或電機(jī)與齒輪箱內(nèi)置到滑枕中與主軸直連(圖2)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長傳動軸結(jié)構(gòu)。由于滑枕內(nèi)置主軸電機(jī)后，電機(jī)工作區(qū)域空間狹小密閉，相對散熱環(huán)境差，在選擇電機(jī)時(shí)要使用散熱效率更高的水冷電機(jī)來解決電機(jī)自身的散熱問題。但由于電機(jī)采用水循環(huán)冷卻方式使得電機(jī)殼的外表面溫度較低，當(dāng)溫度達(dá)到滑枕內(nèi)部空氣水汽壓的露點(diǎn)溫度時(shí)，電機(jī)外殼會產(chǎn)生冷凝水現(xiàn)象。而冷凝水的產(chǎn)生會對位于電機(jī)下方的軸承、零件產(chǎn)生銹蝕，影響機(jī)床的壽命、精度和可靠性。因此，在現(xiàn)實(shí)的機(jī)床生產(chǎn)和使用過程中，成為一項(xiàng)亟待解決的重要課題和任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)產(chǎn)生冷凝水問題，提出滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置和控制方法，采用對電機(jī)冷卻水溫度控制的方法，控制電機(jī)機(jī)殼的表面溫度，避免電機(jī)機(jī)殼的表面溫度到達(dá)環(huán)境露點(diǎn)，從冷凝水形成的機(jī)理上抑制冷凝水的產(chǎn)生。本發(fā)明所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，主要由露點(diǎn)傳感器、溫度傳感器、溫控箱、數(shù)控系統(tǒng)等構(gòu)成。其構(gòu)成關(guān)系為在滑枕內(nèi)置水冷電機(jī)機(jī)殼表面安裝溫度傳感器，在滑枕內(nèi)安裝露點(diǎn)傳感器，溫度傳感器與露點(diǎn)傳感器的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)相連接，通過數(shù)據(jù)系傳輸線將溫度傳感器和露點(diǎn)傳感器的信號輸入到數(shù)控系統(tǒng)(控制系統(tǒng))中；數(shù)控系統(tǒng)的水溫控制信號輸出端與溫控箱中的溫度傳感器信號輸入端相連接，數(shù)控系統(tǒng)將露點(diǎn)傳感器的輸入信號經(jīng)運(yùn)算處理后發(fā)送指令到溫控箱，溫控箱按數(shù)控系統(tǒng)指定的溫度對電機(jī)冷卻水水溫進(jìn)行控制，并溫控箱上的出水口和進(jìn)水口與水冷電機(jī)上的進(jìn)/出水口相連接，對水冷電機(jī)進(jìn)行冷卻水循環(huán)冷卻。同時(shí)安裝在水冷電機(jī)機(jī)殼表面的溫度傳感器對機(jī)殼實(shí)際溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)控系統(tǒng)將溫度傳感器反饋的水冷電機(jī)機(jī)殼表面溫度信號，與露點(diǎn)傳感器采集的露點(diǎn)溫度進(jìn)行對比，對溫控箱的冷卻水溫度進(jìn)行修正?；碇鬏S內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置的控制實(shí)施過程和方法如下，I)在滑枕內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)傳感器溫度監(jiān)控點(diǎn)(I) 一個(gè)露點(diǎn)傳感器設(shè)置在水冷電機(jī)的工作環(huán)境中，對工作環(huán)境空飽和水汽壓溫度進(jìn)行檢測；(2) 一個(gè)溫度傳感器設(shè)置在水冷電機(jī)機(jī)殼外表面,對電機(jī)外表面溫度進(jìn)行檢測；2)當(dāng)水冷電機(jī)開啟工作時(shí)，露點(diǎn)傳感器采集露點(diǎn)溫度信號；溫度傳感器采集水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度；3)數(shù)據(jù)傳輸與處理(I)將露點(diǎn)傳感器采集到的露點(diǎn)溫度信號傳輸給數(shù)控系統(tǒng)；(2)將溫度傳感器采集到的水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度信號傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)；(3)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)水冷電機(jī)冷卻水的水溫要求和露點(diǎn)傳感器采集的露點(diǎn)溫度對冷卻水控制溫度進(jìn)行計(jì)算；(4)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度，結(jié)合對比露點(diǎn)傳感器采集的露點(diǎn)溫度運(yùn)算后對溫控箱發(fā)送溫度控制修正指令；4)數(shù)控系統(tǒng)將所要控制的冷卻水溫度信號指令發(fā)送給溫控箱，溫控箱根據(jù)指定的溫度對冷卻水進(jìn)行溫度控制；5)溫控箱把冷卻水送入水冷電機(jī)循環(huán)冷卻；6)使水冷電機(jī)溫度機(jī)殼表面高于露點(diǎn)溫度。在機(jī)床滑枕內(nèi)安裝本發(fā)明所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，使得水冷電機(jī)表面溫度總是高于露點(diǎn)溫度，其效果主要表現(xiàn)在以下兩方面⑴水冷電機(jī)表面溫度總是高于露點(diǎn)溫度，避免了冷凝水對機(jī)床零部件的銹蝕破環(huán)作用。⑵水冷電機(jī)表面溫度總是高于露點(diǎn)溫度，避免了冷凝水對機(jī)床電氣元件的損害。


圖1為傳統(tǒng)的長傳動軸滑枕結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明的主軸內(nèi)置水冷電機(jī)滑枕結(jié)構(gòu)；圖3為本發(fā)明的立式車床滑枕布置圖整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置原理圖；圖5為滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將本發(fā)明應(yīng)用于立式車床滑枕上為例，對本發(fā)明所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制的原理作進(jìn)一步的說明。圖廣4中1、露點(diǎn)傳感器；2、溫度傳感器；3、水冷電機(jī)；4、滑枕；5、數(shù)控系統(tǒng)；6、溫控箱；7、溫控箱的出水口 ；8、溫控箱的進(jìn)水口 ；9、水冷電機(jī)的進(jìn)/出水口 ；10、溫控箱的水溫控制信號輸入端；11、露點(diǎn)傳感器信號輸入端；12、溫度傳感器信號輸入端；13、水溫控制信號輸出端；14、銑主軸；15、傳動軸；16、變速箱。圖1為傳統(tǒng)的長傳動軸滑枕結(jié)構(gòu)。圖中的主軸14設(shè)置在滑枕4的端部，細(xì)長的傳動軸15設(shè)置在滑枕4的中間，電機(jī)和變速箱16設(shè)置在滑枕的另一端。圖2為本發(fā)明所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置在立式車床滑枕布置圖實(shí)施方式的傳動結(jié)構(gòu)部分。主軸14設(shè)置在滑枕4的端部，主軸14直接與變速箱16連接，變速箱16與水冷電機(jī)3內(nèi)置在滑枕4中，滑枕為豎直或水平安裝。圖3為立式車床滑枕布置圖整體傳動結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置結(jié)構(gòu)原理圖。所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，主要由露點(diǎn)傳感器1、溫度傳感器2、溫控箱6、數(shù)控系統(tǒng)5等構(gòu)成。其構(gòu)成關(guān)系為內(nèi)置在滑枕4中的水冷電機(jī)3機(jī)殼表面安置溫度傳感器2，在滑枕4內(nèi)安置露點(diǎn)傳感器I ;溫度傳感器2的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)5中的溫度傳感器信號輸入端12相連接,露點(diǎn)傳感器I的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)5中的露點(diǎn)傳感器信號輸入端11相連接；數(shù)控系統(tǒng)5的水溫控制信號輸出端13與溫控箱6中的水溫控制信號輸入端10相連接；溫控箱的出水口 8和進(jìn)水口 7與水冷電機(jī)上的進(jìn)/出水口 9相連接。數(shù)控系統(tǒng)5將溫度傳感器2反饋的水冷電機(jī)3機(jī)殼表面溫度信號,與露點(diǎn)傳感器I米集的露點(diǎn)溫度進(jìn)行對比，對溫控箱6的冷卻水溫度進(jìn)行修正。圖5滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制流程圖，下面對滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制系統(tǒng)裝置的控制實(shí)施過程和方法進(jìn)行詳細(xì)說明在滑枕4內(nèi)部布置兩個(gè)傳感器溫度監(jiān)控點(diǎn)，其中一個(gè)采用露點(diǎn)傳感器I布置在水冷電機(jī)3的工作環(huán)境中，對工作環(huán)境空飽和水汽壓溫度(露點(diǎn)溫度)進(jìn)行檢測。另一個(gè)溫度傳感器2布置在水冷電機(jī)3機(jī)殼外表面，對水冷電機(jī)外表面溫度進(jìn)行檢測。當(dāng)水冷電機(jī)3開啟工作時(shí)，露點(diǎn)傳感器I將采集到的露點(diǎn)溫度信號傳輸給數(shù)控系統(tǒng)5 (控制系統(tǒng))，數(shù)控系統(tǒng)通過內(nèi)部程序根據(jù)水冷電機(jī)的冷卻水的水溫要求和露點(diǎn)傳感器I采集的露點(diǎn)溫度對冷卻水控制溫度進(jìn)行計(jì)算，并將所要控制的冷卻水溫度信號指令發(fā)送給溫控箱6，溫控箱6根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)5指定的溫度對冷卻水進(jìn)行溫度控制，并把冷卻水送入水冷電機(jī)3循環(huán)冷卻。于此同時(shí)溫度傳感器2將水冷電機(jī)3機(jī)殼表面實(shí)際溫度的檢測值傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)5,數(shù)控系統(tǒng)5再次結(jié)合露點(diǎn)傳感器I采集的露點(diǎn)溫度運(yùn)算后對溫控箱6發(fā)送溫度控制修正指令，直到得到一個(gè)較為合適的水溫，使得水冷電機(jī)溫度機(jī)殼表面在高于露點(diǎn)溫度避免產(chǎn)生冷凝水現(xiàn)象的同時(shí)，也能獲得較高的散熱效率。
權(quán)利要求
1.一種滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，由露點(diǎn)傳感器、溫度傳感器、溫控箱、數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成，其特征在于，內(nèi)置在滑枕中的水冷電機(jī)機(jī)殼表面安置溫度傳感器，在滑枕內(nèi)安置露點(diǎn)傳感器，溫度傳感器與露點(diǎn)傳感器的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)相連接；數(shù)控系統(tǒng)的水溫控制信號輸出端與溫控箱中的溫度傳感器信號輸入端相連接；溫控箱上的出水口和進(jìn)水口與水冷電機(jī)上的進(jìn)/出水口相連接。
2.按照權(quán)利要求1所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，其特征在于，溫度傳感器的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)中的溫度傳感器信號輸入端相連接，露點(diǎn)傳感器的輸出端與數(shù)控系統(tǒng)中的露點(diǎn)傳感器信號輸入端相連接。
3.按照權(quán)利要求1所說的滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置，其控制過程和方法如下， 1)在滑枕內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)傳感器溫度監(jiān)控點(diǎn) (1)一個(gè)露點(diǎn)傳感器設(shè)置在水冷電機(jī)的工作環(huán)境中，對工作環(huán)境空飽和水汽壓溫度進(jìn)行檢測； (2)—個(gè)溫度傳感器設(shè)置在水冷電機(jī)機(jī)殼外表面,對電機(jī)外表面溫度進(jìn)行檢測； 2)當(dāng)水冷電機(jī)開啟工作時(shí)，露點(diǎn)傳感器采集露點(diǎn)溫度信號；溫度傳感器采集水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度； 3)數(shù)據(jù)傳輸與處理 (1)將露點(diǎn)傳感器采集到的露點(diǎn)溫度信號傳輸給數(shù)控系統(tǒng)； (2)將溫度傳感器米集到的水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度信號傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)； (3)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)水冷電機(jī)冷卻水的水溫要求和露點(diǎn)傳感器采集的露點(diǎn)溫度對冷卻水控制溫度進(jìn)行計(jì)算； (4)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)水冷電機(jī)機(jī)殼表面實(shí)際溫度，結(jié)合對比露點(diǎn)傳感器采集的露點(diǎn)溫度運(yùn)算后對溫控箱發(fā)送溫度控制修正指令； 4)數(shù)控系統(tǒng)將所要控制的冷卻水溫度信號指令發(fā)送給溫控箱，溫控箱根據(jù)指定的溫度對冷卻水進(jìn)行溫度控制； 5)溫控箱把冷卻水送入水冷電機(jī)循環(huán)冷卻； 6)使水冷電機(jī)溫度機(jī)殼表面高于露點(diǎn)溫度。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種滑枕主軸內(nèi)置水冷電機(jī)冷凝水控制裝置和方法。適用于解決機(jī)床領(lǐng)域抑制滑枕內(nèi)部水冷電機(jī)外表面產(chǎn)生冷凝水的現(xiàn)象和問題。本發(fā)明所說的裝置，是在滑枕內(nèi)水冷電機(jī)機(jī)殼表面安裝溫度傳感器和露點(diǎn)傳感器，溫度傳感器與露點(diǎn)傳感器與數(shù)控系統(tǒng)連接；數(shù)控系統(tǒng)的水溫控制信號輸出端與溫控箱的信號輸入端相連接；由數(shù)控系統(tǒng)將露點(diǎn)傳感器和溫度傳感器的信號經(jīng)運(yùn)算處理后發(fā)送指令到溫控箱，溫控箱按數(shù)控系統(tǒng)指定的溫度對電機(jī)冷卻水水溫進(jìn)行控制和修正，并對水冷電機(jī)進(jìn)行冷卻水循環(huán)冷卻。使水冷電機(jī)溫度機(jī)殼表面高于露點(diǎn)溫度，從而避免了冷凝水對機(jī)床零部件的銹蝕破環(huán)作用，及對機(jī)床電氣元件的損害。
文檔編號G05D23/20GK103034257SQ20121055020
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者趙明, 張文橋, 桂林, 薛敬宇, 袁利亞 申請人:武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司