CN106475796A - 一种静压导轨系统及其供油装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静压导轨的供油装置，包括通过油泵将油箱内的油液泵送至静压导轨的供油回路；还包括液压主控制器、用于驱动油泵的伺服电机和设置于供油回路内的压力传感器，压力传感器和伺服电机均与液压主控制器电性连接，液压主控制器用于根据压力传感器的检测压力调节伺服电机的转速以使检测压力满足预设压力。应用本发明提供的静压导轨的供油装置，根据静压导轨实际需要的压力通过闭环反馈精确控制供油回路内压力，避免伺服电机一直全功率驱动油泵转动产生不必要的电能损耗，同时避免不必要的溢流损失，有效节省了用电成本，实现了节能供油。本发明还公开了一种包括上述供油装置的静压导轨系统。

Description

一种静压导轨系统及其供油装置
技术领域
本发明涉及机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种静压导轨的供油装置，还涉及一种包括上述供油装置的静压导轨系统。
背景技术
随着超精密技术在民用、国防以及空间科学等领域的需求日益增大，对超精密机床的加工精度和工作性能的要求已越来越高，决定超精密机床性能的因素较多，其中主要取决于其关键部件的性能。导轨副是直接保证超精密机床各运动部件之间相对位置精度和相对运动精度的重要部件。
液体静压导轨能够很好的解决普通导轨常遇到的振动与摩擦问题，因此液体静压导轨无疑是超精密机床导轨系统选择的最佳方案之一。为保证液体静压导轨具有高速、高效、高精度的设计要求，静压导轨必须具有良好的承载能力和油膜刚度。因此对静压导轨的供油系统的性能提出了更高的要求。
现有技术中静压导轨的供油系统多通过普通异步电机作为定量泵或变量泵的动力，在负载不变的情况下，泵的转速是固定的，因此流量也是固定的。然而，负载对于流量和压力是有不同需求的，多余的流量和压力需从溢流阀等流回油箱，因而造成了很大的能量损失。
综上所述，如何有效地解决静压导轨供油系统能量损失大等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种静压导轨的供油装置，该静压导的供油装置的结构设计可以有效地解决供油装置能量损失大的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述供油装置的静压导轨系统。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种静压导轨的供油装置，包括通过油泵将油箱内的油液泵送至所述静压导轨的供油回路；还包括液压主控制器、用于驱动所述油泵的伺服电机和设置于所述供油回路内的压力传感器，所述压力传感器和所述伺服电机均与所述液压主控制器电性连接，所述液压主控制器用于根据所述压力传感器的检测压力调节所述伺服电机的转速以使所述检测压力满足预设压力。
优选地，上述供油装置中，所述供油回路包括设置于所述油泵与所述静压导轨之间的减压阀，所述压力传感器设置于所述减压阀与所述静压导轨之间。
优选地，上述供油装置中，所述油泵为定量泵。
优选地，上述供油装置中，还包括一端分别连接于所述供油回路内的高压继电器与低压继电器，所述高压继电器与所述低压继电器的另一端分别与所述液压控制器电性连接，与所述液压控制电性连接有报警装置，所述液压控制器用于在接收到所述高压继电器与所述低压继电器对应的信号时控制所述报警装置报警。
优选地，上述供油装置中，所述高压继电器和所述低压继电器均连接于所述减压阀与所述油泵之间。
优选地，上述供油装置中，所述供油回路包括连接于所述油泵的输出端与所述油箱之间的溢流阀。
优选地，上述供油装置中，所述报警装置为声光报警器、蜂鸣器或语音播报器。
优选地，上述供油装置中，所述液压控制器还用于根据所述伺服电机的转速计算所述油泵对应的流量并与预设流量比较以对所述伺服电机进行反馈调节。
本发明提供的静压导轨的供油装置包括供油回路、液压主控制器、压力传感器和伺服电机。其中，供油回路包括油泵和油箱，油泵将油箱内的油液抽送至静压导轨中；供油回路内设置有用于检测油压的压力传感器，压力传感器与液压主控制器电性连接，以将检测压力发送至液压主控制器。液压主控制器与伺服电机电性连接，用于根据检测压力调节伺服电机的转速从而对油泵的输出进行调整以使得检测压力满足预设压力。
应用本发明提供的静压导轨的供油装置时，伺服电机驱动油泵抽油，将油液抽送至静压导轨中，而后流回油箱。在供油回路内设置压力传感器，实时监控供油回路内的油压，并与预设油压进行比较，进而根据检测压力实时对伺服电机的转速进行调整，以使得检测压力满足预设压力。也就是根据静压导轨实际需要的压力通过闭环反馈精确控制供油回路内压力，避免伺服电机一直全功率驱动油泵转动产生不必要的电能损耗，同时避免不必要的溢流损失，有效节省了用电成本，实现了节能供油。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种静压导轨系统，该静压导轨系统包括X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，还包括上述任一种供油装置。由于上述的供油装置具有上述技术效果，具有该供油装置的静压导轨系统也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例的静压导轨的供油装置的结构示意图。
附图中标记如下：
油箱1，油泵2，伺服电机3，伺服驱动器4，液压主控制器5，高压继电器6，低压继电器7，减压阀8，溢流阀9，蓄能器10，截止阀11，压力传感器12，静压导轨13，报警装置14，压力表15，单向阀16，过滤器17。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种静压导轨的供油装置，以降低静压导轨供油装置能量损失。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的静压导轨的供油装置的结构示意图。
在一个实施例中，本发明提供的静压导轨的供油装置包括供油回路、液压主控制器5、压力传感器12和伺服电机3。
其中，供油回路包括油泵2和油箱1，油泵2将油箱1内的油液抽送至静压导轨13中，而后流回油箱1。供油回路的具体结构可参考现有技术，此处不再赘述。油泵2具体可以为定量泵，即每转的理论排量不变的泵。因而通过对其转速的调整能够对排量进行调节。且通过转速调节定量泵的排量时，便于根据转速计算获得定量泵的排量，进而便于伺服电机3转速控制。
供油回路内设置有用于检测油压的压力传感器12，压力传感器12与液压主控制器5电性连接，以将检测压力发送至液压主控制器5。压力传感器12的结构及工作原理等请参考现有技术，此处不再赘述。压力传感器12的精度及量程可根据需要选择设置，此处不作具体限定。压力传感器12用于检测供油管路内油液的压力，通过压力反馈以对伺服电机3的转速进行控制进而调节油压。也就是压力传感器12检测的为向静压导轨13供油的油压，也就是压力传感器12设置于静压导轨13之前。此处及下文所述的之前及之后的关系，指沿油路的流动方向先经过的为前向，相对的为后向。
液压主控制器5与伺服电机3电性连接，用于根据检测压力调节伺服电机3的转速从而对油泵2的输出进行调整以使得检测压力满足预设压力。具体的，液压主控制器5可以通过伺服驱动器4调节伺服电机3的转速，液压主控制器5既可以包括伺服驱动器4，也就是液压主控制器5与伺服驱动器4集成为液压伺服控制系统，也可以将液压主控制器5与伺服驱动器4连接，伺服驱动器4再与伺服电机3连接实现对伺服电机3的控制。
压力传感器12实时监测油路的压力，将检测压力发送至液压主控制器5，液压主控制器5比较检测压力与预设压力，预设压力则为根据系统需要等预先设置的压力，通过比较相应的调节伺服电机3的转速以使得检测压力满足预设压力。具体的，当检测压力小于预设压力时，则液压主控制器5控制伺服电机3提高转速，以使得检测压力上升至预设压力；当检测压力大于预设压力时，则液压主控制器5控制伺服电机3降低转速，以使得检测压力下降至预设压力，也就实现了根据静压导轨13所需压力进行伺服电机3转速控制，避免能量浪费。需要说明的是，预设压力一般可以液压主控制预先存储的压力值，具体也可以通过输入装置获取用户输入的压力值，并将该压力值作为预设压力，便于根据实际需要对预设压力进行调整。
应用本发明提供的静压导轨的供油装置时，伺服电机3驱动油泵2抽油，将油液抽送至静压导轨13中，而后流回油箱1。在供油回路内设置压力传感器12，实时监控供油回路内的油压，并与预设油压进行比较，进而根据检测压力实时对伺服电机3的转速进行调整，以使得检测压力满足预设压力。也就是根据静压导轨13实际需要的压力通过闭环反馈精确控制供油回路内压力，避免伺服电机3一直全功率驱动油泵2转动产生不必要的电能损耗，同时避免不必要的溢流损失，有效节省了用电成本，实现了节能供油。
进一步地，供油回路包括设置于油泵2与静压导轨13之间的减压阀8，压力传感器12设置于减压阀8与静压导轨13之间。油泵2与静压导轨13之间设置减压阀8，从而对流入静压导轨13的油液压力进行控制。将压力传感器12设置于与减压阀8与静压导轨13之间，也就是其检测的是经过减压阀8后的油压，也就是压力传感器12能够真实反应流入静压导轨13的油压，从而通过液压主控制器5对油压的调节更为精确。
在上述各实施例的基础上，还包括一端分别连接于供油回路内的高压继电器6与低压继电器7，高压继电器6与低压继电器7的另一端分别与液压控制器电性连接，与液压主控制器5电性连接有报警装置14，液压主控制器5用于在接收到高压继电器6与低压继电器7对应的信号时控制报警装置14报警。也就是高压继电器6的一端连接于供油回路，另一端与液压主控制器5电性连接。低压继电器7的一端连接于供油回路，另一端与液压主控制器5电性连接。具体低压继电器7与高压继电器6的结构及工作原理请参考现有技术。
通过低压继电器7与高压继电器6的设置，将压力转换成电信号，根据供油回路自身的压力需要，通过调节压力继电器，当压力达到高压继电器6的压力时，高压继电器6输出一个电信号至液压主控制器5，或者当压力降低至低压继电器7的压力时，低压继电器7输出电信号至液压主控制器5，进而液压主控制器5根据对应的信号控制报警装置14进行报警，提醒相关工作人员压力异常，以便于采取相应的应急措施。
具体的，高压继电器6和低压继电器7均连接于减压阀8与油泵2之间。也就是用于对流经减压阀8之前的油液压力进行最大值与最小值的监控，供油回路的安全性更高。
优选的，供油回路包括连接于油泵2的输出端与油箱1之间的溢流阀9。也就是油泵2的输入端与油箱1连接，输出端一方面与静压导轨13连接，同时与溢流阀9连接，通过溢流阀9起到定压溢流、稳压、系统卸荷、安全保护等作用。在油泵2与溢流阀9之间还可以设置单向阀16，以控制供油回路内油液的流向。减压阀8之前可以设置压力表15，如在减压阀8与单向阀16之间设置压力表15，以对减压阀8之间的压力进行显示，便于相关人员的监控。油泵2的输入端与油箱1之间可以进一步设置过滤器17，以对油箱1内的油液过滤后泵送之供油管路内，提高油液的质量。油泵2的输出端与油箱1之间还可以连接蓄能器10，且通过截止阀11控制蓄能器10与油箱1之间油路的通断。
在上述各实施例中，报警装置14具体可以为声光报警器、蜂鸣器或语音播报器。优选的，采用语音报警器能够直接提醒用户发生的危险情况，警示作用好。声光报警器则能够有效提醒远距离的相关人员发生异常情况。当然，报警装置14也并不局限于上述各类结构，也可以采用其他能够发出报警信号的装置。
在上述各实施例的基础上，液压控制器还用于根据伺服电机3的转速计算油泵2对应的流量并与预设流量比较以对伺服电机3进行反馈调节。也就是液压主控器5既用于根据压力传感器12的检测压力实时进行压力模式调节。同时，也可以用于根据伺服电机3的转速计算油泵2对应的流量，从而与预设流量比较对伺服电机3的流量进行反馈调节，也就是通过流量模式进行调节。以精确控制流量，避免能量损失。需要说明的是，预设流量一般可以液压主控制预先存储的流量值，具体也可以通过输入装置获取用户输入的流量值，并将该流量值作为预设流量，便于根据实际需要对预设流量进行调整。
基于上述实施例中提供的供油装置，本发明还提供了一种静压导轨系统，该静压导轨系统包括X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，还包括上述实施例中任意一种供油装置。由于该静压导轨系统采用了上述实施例中的供油装置，所以该静压导轨系统的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种静压导轨的供油装置，包括通过油泵(2)将油箱(1)内的油液泵送至所述静压导轨(13)的供油回路；其特征在于，还包括液压主控制器(5)、用于驱动所述油泵(2)的伺服电机(3)和设置于所述供油回路内的压力传感器(12)，所述压力传感器(12)和所述伺服电机(3)均与所述液压主控制器(5)电性连接，所述液压主控制器(5)用于根据所述压力传感器(12)的检测压力调节所述伺服电机(3)的转速以使所述检测压力满足预设压力。
2.根据权利要求1所述的供油装置，其特征在于，所述供油回路包括设置于所述油泵(2)与所述静压导轨(13)之间的减压阀(8)，所述压力传感器(12)设置于所述减压阀(8)与所述静压导轨(13)之间。
3.根据权利要求1所述的供油装置，其特征在于，所述油泵(2)为定量泵。
4.根据权利要求1-3任一项所述的供油装置，其特征在于，还包括一端分别连接于所述供油回路内的高压继电器(6)与低压继电器(7)，所述高压继电器(6)与所述低压继电器(7)的另一端分别与所述液压主控制器(5)电性连接，与所述液压主控制器(5)电性连接有报警装置(14)，所述液压主控制器(5)用于在接收到所述高压继电器(6)与所述低压继电器(7)对应的信号时控制所述报警装置(14)报警。
5.根据权利要求4所述的供油装置，其特征在于，所述高压继电器(6)和所述低压继电器(7)均连接于减压阀(8)与所述油泵(2)之间。
6.根据权利要求5所述的供油装置，其特征在于，所述供油回路包括连接于所述油泵(2)的输出端与所述油箱(1)之间的溢流阀(8)。
7.根据权利要求6所述的供油装置，其特征在于，所述报警装置(14)为声光报警器、蜂鸣器或语音播报器。
8.根据权利要求1-3任一项所述的供油装置，其特征在于，所述液压控制器还用于根据所述伺服电机(3)的转速计算所述油泵(2)对应的流量并与预设流量比较以对所述伺服电机(3)进行反馈调节。
9.一种静压导轨系统，包括X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨；其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的供油装置。
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