一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置與方法
2023-10-18 02:34:14 1
一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置與方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及工具機液體靜壓工作檯領域，具體地說是一種靜壓工作檯油膜厚度調節 裝置與方法。
【背景技術】
[0002] 液體靜壓工作檯因其具有長期使用磨損小、加工效率高、運動平穩、潤滑以及吸振 效果良好等優點，在各種大型工具機的工作檯上得到了廣泛的應用。油膜的剛度和承載能力 主要取決於油膜的厚度，當工作檯的載荷和液壓油的粘度發生變化時會引起工作檯油膜厚 度的變化，影響工作檯的加工精度，降低工作檯運行的平穩性。因此，採用合理的控制系統 和方法使液體靜壓工作檯具有智能調節油膜厚度的能力，，使油膜厚度始終保持在最優 值，將極大降低由外載荷以及液壓油粘度變化對工作檯工作性能的影響，保證雙蝸輪消隙 機構的裝配精度以及齒輪中心距。
[0003] 靜壓工作檯油膜厚度的調節控制主要是通過改變電機的轉速來調整油慄供油量 實現的。目前，電機調速多採用直流調速技術;這種技術的控制系統雖然能滿足調速要求， 但存在著工作能耗大、系統維護困難等缺點。隨著科技的快速發展，變頻調速技術逐漸成 熟，在調速方面更優先於直流調速系統。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的技術問題在於提供一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置與方法。 該調節裝置能適應工作檯工況的變化，實時監測工作檯運行時油膜厚度變化，實現智能調 To
[0005] 本發明為解決上述技術問題的技術方案如下： 一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置，其包括靜壓工作檯、控制系統、測量系統、執行機 構，靜壓工作檯中安裝有靜壓油墊，控制系統包括西門子840DSL數控系統和S7-300模擬量 輸入輸出模塊，測量系統為包含電渦流位移傳感器的德國米依測量系統DT3300，執行機構 中由變頻器、異步電機和多頭慄組成，控制系統連接變頻器，變頻器控制異步電機，異步電 機驅動多頭慄，多頭慄的每個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轉換器和A/D轉換器。
[0007] 靜壓工作檯由液壓系統和工作檯靜壓結構組成。
[0008] -種靜壓工作檯油膜厚度調節方法，其步驟為： (1) 通過數控系統預設基本參數值，基本參數包括目標油膜厚度和電機的不同頻率參 數，通過系統代碼寫入或者顯示屏直接輸入設置來實現，數控系統採用西門子840DSL數控 系統； (2) 通過數控系統每隔設定時間給出不同頻率，電渦流位移傳感器檢測靜壓工作檯與 電渦流位移傳感器探頭不同的位移量，並經過A/D轉換器得到位移量信號，對位移量信號 採用最小二乘法建立油膜厚度與電機頻率的關係模型； (3) 根據油膜厚度與電機頻率的關係模型，通過數控系統處理生成目標油膜厚度的最 優頻率值，該指令是模擬量電壓信號，經數控系統處理後傳送給變頻器，變頻器根據指令控 制異步電機轉速，進而實現對多頭慄輸出流量的控制； (4) 待多頭慄輸出流量穩定後，通過電渦流位移傳感器檢測靜壓工作檯與傳感器探頭 當前的位移量，並經過A/D轉換器得到位移量信號，將信號輸入數控系統中； (5) 利用數控系統相應的計算模塊將位移量信號轉換得到實際油膜厚度值，如果實際 油膜厚度超出數控系統設定的最優油膜厚度範圍，數控系統將報警，否則數控系統會將實 際油膜厚度顯示到控制界面中。
[0009] 本發明方法通過從多頭慄到工作檯的控制，通過調節電機頻率，改變輸出流量，實 現了對工作檯靜壓油墊的油膜厚度調節。
[0010] 本發明中供油慄優選採用多頭慄，保證每個油腔供油流量相同。
[0011] 本發明中測量系統優選採用德國米依電渦流位移傳感器測量系統，達到實時監 測，高精度測量反饋的作用。
[0012] 本發明中數控系統優選採用西門子840DSL數控系統，系統更加的智能化，可以自 動識別外圍部件，性能和靈活性更高。
[0013] 本發明的有益效果是:本發明的靜壓工作檯油膜厚度調節裝置及方法可實時監控 工作檯運行時油膜厚度的變化，有超出範圍報警功能，可根據目標需要作出及時合理的調 整，使工作檯始終處於一個最優的目標範圍內，極大降低由於載荷和油溫變化對工作檯狀 態的影響，保證了蝸輪蝸杆的裝配精度和工具機的加工精度。
【附圖說明】
[0014] 為了易於理解本發明，下面根據【具體實施方式】和附圖作進一步說明。
[0015] 圖1是本發明靜壓工作檯油膜厚度調節裝置的控制示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 如圖1，一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置，其包括靜壓工作檯、控制系統、測量系 統、執行機構，靜壓工作檯中安裝有靜壓油墊，控制系統包括西門子840DSL數控系統和S7-300模擬量輸入輸出模塊，測量系統為包含電渦流位移傳感器的德國米依測量系統DT3300， 執行機構中由變頻器、異步電機和多頭慄組成，控制系統連接變頻器，變頻器控制異步電 機，異步電機驅動多頭慄，多頭慄的每個出油頭與靜壓油墊的油腔連接。
[0017] -種靜壓工作檯油膜厚度調節方法，其工作調節過程如下： (1)通過控制系統的840DSL的HMI輸入基本參數值，此參數是目標油膜厚度值ho和未通 入壓力油時電渦流位移傳感器探頭和工作檯之間的位移量!^，!^可從顯示屏直接讀取輸入 來實現。
[0018] (2)通過數控系統每隔設定時間給出不同的設定頻率h，並經過D/A轉換器得到變 頻器的控制信號，然後經過變頻器生成異步電機的控制信號f ls，異步電機進行對應的轉速 調節，生成對應的轉速為nps，多頭慄進行流量調節生成對應的流量Q ps。
[0019] (3)多頭慄以流量Qps為工作檯油腔供油，在載荷麼則乍用下，當流量為Q ps時，在下 一頻率給出前，先通過位移傳感器檢測到工作檯與傳感器探頭當前的位移量為LPS，並經過 A/D轉換器得到位移量信號，將位移量信號輸入控制系統中，對位移量信號採用最小二乘 法建立油膜厚度與電機頻率的關係模型。
[0020] (4)控制系統根據目標油膜厚度值ho結合油膜厚度與電機頻率的關係模型處理生 成目標油膜厚度的最優頻率值f，經過D/A轉換器得到變頻器的控制信號，然後經過變頻器 生成異步電機的控制指令fs，異步電機進行轉速調節，生成的目標轉速為n s,多頭慄調節生 成目標的流量Qs。
[0021] (5).待多頭慄輸出流量穩定後，通過電渦流位移傳感器檢測到工作檯與傳感器探 頭當前的位移量為L s，並經過A/D轉換器得到位移量信號，將信號輸入控制系統中，對LdP Ls的位移信號利用相應的計算模塊和轉換作差值得到實際油膜厚度值h。，如果實際油膜厚 度h。超出系統設定最優油膜範圍，系統將發出報警，否則系統會將需要的數據顯示到相應 的HMI控制界面中。
[0022] 本發明的有益效果是:本發明的靜壓工作檯油膜厚度調節裝置及方法可實時監控 工作檯運行時油膜厚度的變化，有超出範圍報警功能，可根據目標需要作出及時合理的調 整，使工作檯始終處於一個最優的目標範圍內，極大降低由於載荷和油溫變化對工作檯狀 態的影響，保證了蝸輪蝸杆的裝配精度和工具機的加工精度。
[0023] 以上所述僅為本發明的具體實施及控制方式，但本發明的保護範圍並不局限於 此，因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
【主權項】
1. 一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置，包括靜壓工作檯、控制系統、測量系統、執行機 構，靜壓工作檯中安裝有靜壓油墊，控制系統包括西門子840DSL數控系統和S7-300模擬量 輸入輸出模塊，測量系統為包含電渦流位移傳感器的德國米依測量系統DT3300，執行機構 中由變頻器、異步電機和多頭慄組成，控制系統連接變頻器，變頻器控制異步電機，異步電 機驅動多頭慄，多頭慄的每個出油頭與靜壓油墊的油腔連接。2. 根據權利要求1所述的調節裝置，其特徵在於，S7-300模擬量輸入輸出模塊包含有D/ A轉換器和A/D轉換器。3. 根據權利要求1所述的調節裝置，其特徵在於，靜壓工作檯由液壓系統和工作檯靜壓 結構組成。4. 一種靜壓工作檯油膜厚度調節方法，其步驟為： (1) 通過數控系統預設基本參數值，基本參數包括目標油膜厚度和電機的不同頻率參 數，通過系統代碼寫入或者顯示屏直接輸入設置來實現，數控系統採用西門子840DSL數控 系統； (2) 通過數控系統每隔設定時間給出不同頻率，電渦流位移傳感器檢測靜壓工作檯與 電渦流位移傳感器探頭不同的位移量，並經過A/D轉換器得到位移量信號，對位移量信號採 用最小二乘法建立油膜厚度與電機頻率的關係模型； (3) 根據油膜厚度與電機頻率的關係模型，通過數控系統處理生成目標油膜厚度的最 優頻率值，該指令是模擬量電壓信號，經數控系統處理後傳送給變頻器，變頻器根據指令控 制異步電機轉速，進而實現對多頭慄輸出流量的控制； (4) 待多頭慄輸出流量穩定後，通過電渦流位移傳感器檢測靜壓工作檯與傳感器探頭 當前的位移量，並經過A/D轉換器得到位移量信號，將信號輸入數控系統中； (5) 利用數控系統相應的計算模塊將位移量信號轉換得到實際油膜厚度值，如果實際 油膜厚度超出數控系統設定的最優油膜厚度範圍，數控系統將報警，否則數控系統會將實 際油膜厚度顯示到控制界面中。
【專利摘要】本發明屬於機械工程領域，涉及一種靜壓工作檯油膜厚度調節裝置與方法。調節裝置中，控制系統包括西門子840DSL數控系統和S7?300模擬量輸入輸出模塊，測量系統為包含電渦流位移傳感器的德國米依測量系統DT3300。為了維持油膜厚度的恆定，根據控制器給出的多個不同頻率和對應位移傳感器檢測的實際油膜厚度，採用最小二乘法建立油膜厚度與電機頻率的關係模型，然後根據關係模型和目標油膜厚度值計算出所需電機頻率，經信號處理後輸出到變頻器，從而調整變頻電機的轉速，改變多頭泵的供油量，使油膜厚度始終處於一個最優的目標狀態。
【IPC分類】B23Q1/38
【公開號】CN105710661
【申請號】CN201610257012
【發明人】趙大興, 靖馬超, 丁國龍, 吳震宇, 張斌
【申請人】湖北工業大學