CN102189480A - 珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种珩磨机床，特别是珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置，该驱动装置包括床身、安装在床身上的珩磨机主轴系统、液压换向驱动系统和控制系统，其特征在于珩磨机的液压换向驱动系统包括主轴液压缸和控制主轴液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体与主轴液压缸中的移动件相连，机械液压伺服阀中的阀芯通过连接件与转换机构相连，转换机构是由安装在床身上的直线电机组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与直线电机中的直线移动件相连，直线电机通过控制系统进行控制转换机构通过控制系统进行控制。本发明具有结构简单、控制可靠、价格低廉、便于调整、操作和维护的珩磨机主轴往复随动控制装置。

Description

珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置

所属技术领域

本发明涉及一种珩磨机床，特别是珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置。

背景技术

珩磨机床主轴在珩磨过程中需要做往复运动，珩磨机床主轴往复数字控制的技术是珩磨机床的核心制造技术，它决定了珩磨机床的性能以及珩磨工艺水平的高低。

目前，高档的珩磨机床的主轴往复运动已经实现数控，其主轴往复运动液压缸的换向控制系统的控制驱动方法有两种，其一是采用电液伺服比例阀和主轴位移传感器组成的电液位置换向闭环控制驱动系统，实现主轴换向的数控；其二是采用特殊的珩磨专用转阀，将机床主轴的往复直线运动转换成阀内控制部件的旋转运动，阀的先导控制部分在电机驱动下转动，与主轴往复产生的转动通过特殊的机构构成旋转机液位置闭环，再由转阀控制器的电气接口，实现主轴往复换向的数控。

上述两种主轴往复换向控制系统中，电液伺服比例阀和主轴位移传感器组成的电液位置换向闭环控制系统，其电液伺服比例阀昂贵且对使用条件较苛刻；而采用特殊的珩磨专用转阀的往复换向控制系统，其需要将主轴的线性运动转变成旋转运动和复杂的旋转机液位置闭环系统，使换向控制系统的生产成本大大提高，同时也使得系统的调试、维护保养非常繁琐。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种利用直线电机控制机械液压伺服阀的动作，实现珩磨机床的主轴往复运动的速度、位置、换向的数字控制功能，即采用数控机械位置闭环和线性机械液压伺服阀组成的液压位置闭环，实现珩磨机床的主轴往复运动的速度、位置、换向可控的珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置。

本发明的技术方案：一种珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置，包括床身、安装在床身上的珩磨机主轴系统、液压换向驱动系统和控制系统，其特征在于珩磨机的液压换向驱动系统包括主轴液压缸和控制主轴液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体与主轴液压缸中的移动件相连，机械液压伺服阀中的阀芯通过连接件与转换机构相连，转换机构通过控制系统进行控制，上述转换机构是由安装在床身上的直线电机组成，连接件的一端与机械液压伺服阀中的阀芯相连，另一端与直线电机中的直线移动件相连，直线电机通过控制系统进行控制。

上述主轴液压缸中的移动件为活塞杆，在活塞杆的顶端安装有连接件，机械液压伺服阀中的阀体通过连接件与活塞杆相连。

本发明的特点是：1、本发明利用直线电机控制机械液压伺服阀的动作，可实现主轴液压缸的速度、位置、换向的随动控制，即采用数控机械位置闭环和线性机械液压伺服阀组成的液压位置闭环，实现液压缸的速度、位置、换向的数字控制功能。

2、采用直线电机作为先导控制单元，将具有线性机特性的机械液压伺服阀作为随动单元，形成完全独立的两套位置闭环单元，前者采用电信号位置闭环，后者通过机械液压伺服阀的随动特性，系统的调试可以采用将电气和液压分别进行调试的方法，降低了调试工作的难度，也便于出现问题时快速找到问题的所在。

与现有高档的往复运动数控装置相比，本发明不需要昂贵且对使用条件较苛刻的电液伺服比例阀，且将目前一个电液位置闭环拆分成数控机械位置闭环以及线性机械液伺服阀组成的液压位置闭环，即将一个复杂的位置闭环拆分成两个相对简单的位置闭环，使系统的调试变得简单，提高了系统工作的可靠性，降低了对使用人员的技术要求以及系统的组成成本。

与采用特殊的珩磨专用转阀的数控方法相比，由于采用较常用的线性机械液压伺服阀代替了珩磨专用转阀，珩磨主轴的线性运动直接与阀芯的线性运动构成随动位置闭环，不需要将主轴的线性运动转变成旋转运动，更不需要复杂的旋转机液位置闭环，其工作原理、驱动和反馈方式、机械结构等完全不同，并且由于机械液压伺服阀的结构简单，降低了构成系统的成本，并提高了系统维护保养的方便性。

3、本发明中采用线性性能好的机械液压伺服阀作为机械力的放大机构，可以驱动较大负载，应用范围也不仅仅局限于珩磨机床的主轴往复驱动控制，还适用于其他需要数控和液压驱动的各种场合。配用的机械液压伺服阀可以是双边滑阀也可以是四边滑阀。

4、本发明所用的电控和机械液压伺服元件已在机床控制领域广泛使用，因此价格低廉、可靠性高，在同样的位置控制精度和换向响应速度等技术条件下，其价格只有进口电液伺服比例阀和专用换向转阀的1/3—1/5，同时为位置控制精度和换向响应速度等技术条件要求高的高档液压换向数控驱动装置，提供了一种结构简单、控制可靠、价格低廉、便于调整、操作和维护的珩磨机液压往复运动随动控制装置。

本装置通过实验证明，可满足高档珩磨机床对主轴往复驱动控制的要求，是替代进口电液伺服比例阀和专用转阀的理想装置，对我国珩磨机床的发展具有重大实用意义。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，在珩磨机的床身上安装有带动珩磨机主轴往复移动的主轴液压缸10、直线电机和保证连接件5上下移动的稳定性的线轨6，连接件5安装在线轨上。

图中所示的1为数字控制器、2为伺服驱动器、8为伺服电机，数字控制器、伺服驱动器和伺服电机通过电缆相连，根据主轴液压缸10的位移需要，通过数字控制器进行设定，液压系统的压力是通过液压泵9提供。

工作时，根据所设定的程序，伺服驱动器发出指令使直线电机中的直线移动件22向下移动，带动与直线移动件相连的连接件5向下移动，从而带动与连接件5相连的机械液压伺服阀中的阀芯14向下移动，接通液压缸的向下通路，使液压缸中的活塞杆11向下移动，带动珩磨机主轴及安装在主轴上的珩磨头15向下移动。在活塞杆11向下移动的同时，由安装在活塞杆下端的连接件13，带动与连接件13相连的机械液压伺服阀中的阀体12和珩磨头15向下移动，当珩磨头移动到设定位置时，数字控制器发出指令，同样通过伺服驱动器使直线电机向上移动，通过连接件带动机械液压伺服阀中的阀芯14向上移动，接通液压缸的向上通路，使活塞杆换向向上移动，带动阀体跟随阀芯向上移动，从而构成了由直线电机、阀芯、活塞杆、阀体和连接件组成的液压往复随动系统。循环往复上述过程，就可完成被加工工件的珩磨。

上述直线电机、阀芯、活塞杆、阀体和连接件就组成了本技术方案的液压往复随动系统。

Claims (2)

1. 一种珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置，包括床身、安装在床身上的珩磨机主轴系统、液压换向驱动系统和控制系统，其特征在于珩磨机的液压换向驱动系统包括主轴液压缸（10）和控制主轴液压缸往复移动的机械液压伺服阀，机械液压伺服阀中的阀体（12）与主轴液压缸中的移动件相连，机械液压伺服阀中的阀芯（14）通过连接件（5）与转换机构相连，转换机构通过控制系统进行控制，上述转换机构是由安装在床身上的直线电机（21）组成，连接件（5）的一端与机械液压伺服阀中的阀芯（14）相连，另一端与直线电机中的直线移动件（22）相连，直线电机通过控制系统进行控制。

2. 根据权利要求1所述的珩磨机主轴往复随动控制直线电机驱动装置，其特征在于上述主轴液压缸中的移动件为活塞杆（11），在活塞杆（11）的顶端安装有连接件Ⅰ（13），机械液压伺服阀中的阀体（12）通过连接件Ⅰ与活塞杆相连。