CN202486573U - 静压导轨油膜厚度动态监测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，包括分布于各静压油腔上的涡流传感器、油膜测控EMCU单元、节流驱动器、电液比例节流阀、压力传感器、嵌入式控制器，涡流传感器采集导轨油膜厚度信号；油膜测控EMCU单元接收导轨油膜厚度信号并进行分析处理后输入到所述节流驱动器中；节流驱动器通过控制电液比例节流阀来对液压参数进行调节；本实用新型采用涡流微距传感器对油膜厚度进行动态监测；根据机床润滑要求或载荷级别自动调整油膜厚度。以涡流微距传感器信号作为闭环控制系统的反馈信号源，经运算处理后驱动电液比例电磁阀对液压参数进行动态控制，使其润滑油膜厚度能够在载荷大幅度变化的情况下保持相对恒定。

Description

静压导轨油膜厚度动态监测控制系统
技术领域
本实用新型涉及机械工程液体静压导轨技术领域，特别涉及一种静压导轨油膜厚度动态监测控制系统。 
背景技术
大型机床的静压导轨工作状况是机床正常运转的关键环节之一。静压导轨有诸多优于其他导轨的特点，由于液体静压导轨具有寿命长、抗振性能好、运动精度高等优点，在机械领域有着广泛的应用。目前静压导轨供油系统主要有两种：恒流量供油系统和恒压力供油系统。在恒流系统中，不受油腔压力及外载荷大小影响。在恒压系统中，不受供油流量的影响，润滑油经节流器进入油腔，节流器的作用是产生流动阻力以增加润滑系统的刚度和稳定性。由于供油压力(或流量)恒定，导轨所承受的外载荷产生较大变化时，必须依靠改变供油压力来达到新的平衡.当导轨载荷大幅变化，或者油温起伏较大时油粘度发生变化，油膜厚度难以保持恒定，液体静压导轨的工作性能主要取决于导轨的油膜厚度(静导轨与动导轨间的微间隙量)，确保导轨油膜厚度始终处于最优值对于保证液体静压导轨性能是十分必要的。 
因此需要一种能监测调控油膜厚度并在载荷大幅度变化的情况下保持相对恒定的装置。 
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能监测调控油膜厚度并在载荷大幅度变化的情况下保持相对恒定的装置。 
本实用新型是通过以下技术方案来实现的： 
本实用新型提供的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，包括分布于各静压油腔上的涡流传感器、油膜测控EMCU单元、节流驱动器和电液比例节流阀；所述涡流传感器，用于采集导轨油膜厚度信号；所述油膜测控EMCU单元，用于接收导轨油膜厚度信号并进行分析处理后输入到所述节流驱动器中；所述节流驱动器通过控制电液比例节流阀来对液压参数进行调节。
进一步，还包括用于采集静压油腔内部油压信号的压力传感器、嵌入式控制器、压力驱动器和比例调压阀，所述压力传感器与嵌入式控制器连接，所述嵌入式控制器对油压信号进行处理后通过驱动器驱动比例调压阀来调节静压油腔内部的压力。 
进一步，还包括过滤器检测器，所述过滤器检测器用于检测设置于输油管上的过滤器获取过滤网的压差信号，并将过滤检测报警信号输入到嵌入式控制器中，所述嵌入式控制器对过滤检测报警信号进行处理后控制静压系统及机床的工作。 
进一步，所述嵌入式控制器与各油膜测控EMCU单元以RS485方式连接通信。 
进一步，还包括微信号前置放大器，所述微信号前置放大器连接于涡流传感器和油膜测控EMCU单元之间。 
进一步，还包括控制参数单元，所述控制参数单元与嵌入式控制器连接，所述控制参数单元用于设置各项控制参数并显示相关信息。 
进一步，还包括机床I/O接口，所述通过隔离I/O接口与机床控制电路连接。 
进一步，还包括A/D模数转换电路和D/A数模转换电路，所述A/D模数转换电路连接在微信号前置放大器和嵌入式控制器之间；所述D/A数模转换电路连接在压力驱动器和嵌入式控制器之间。 
进一步，还包括液压报警信号装置和过滤报警信号装置，所述液压报警信号装置和过滤报警信号装置分别与嵌入式控制器连接。 
本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用涡流微距传感器对油膜厚度进行动态监测；根据机床润滑要求设定油膜厚度参数；也可根据载荷级别自动调整油膜厚度。以涡流微距传感器信号作为闭环控制系统的反馈信号源，经运算处理后驱动电液比例电磁阀对液压参数进行动态控制，使其润滑油膜厚度能够在载荷大幅度变化的情况下保持相对恒定。 
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。 
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中： 
图1为本实用新型实施例提供的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统原理框图；
图2为静压导轨油膜厚度动态监测控制系统框图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。 
图1为本实用新型实施例提供的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统原理框图，如图所示：静压导轨油膜厚度动态监测控制系统的具体过程如下：首先在导轨静压油腔设置涡流传感器，然后对运行过程的导轨进行静压运动导轨的油膜厚度检测，并与预先设定的油膜参数进行误差比较并分析静压供油系统的运行状态，最后根据得出的分析结论调节电液比例电磁阀控制调整液压流量压力。图2为静压导轨油膜厚度动态监测控制系统框图，如图所示：本实用新型提供的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，包括分布于各静压油腔18上的涡流传感器1、油膜测控EMCU单元2（即图2中的第一、二检测控制单元等）、节流驱动器3、电液比例节流阀4、压力传感器5、嵌入式控制器6、压力驱动器7、比例调压阀8、机床I/O接口9、A/D模数转换电路10，D/A数模转换电路11、液压压力报警信号装置12、过滤报警信号装置13、过滤器检测器14、微信号前置放大器15和控制参数单元16（即图2中的MCU数据处理单元）及显示单元17（即图2中的液晶显示屏）。 
所述涡流传感器1，用于采集导轨油膜厚度信号；所述油膜测控EMCU单元2，用于接收导轨油膜厚度信号并进行分析处理后输入到所述节流驱动器3中；所述节流驱动器3通过控制电液比例节流阀4来对液压参数进行调节。 
为提高系统响应速度，每个油腔对应一个油膜测控EMCU单元2（即微距检测单元），每个测控点设置独立闭环控制单元模块。控制单元模块主要功能有微距变量信号采集处理；比例电磁阀开度给定信号；与上位机的通信功能，接收参数设定指令和上传实时数据。 
所述压力传感器5用于采集静压油腔内部油压信号，所述压力传感器5与嵌入式控制器6连接，所述嵌入式控制器6对油压信号进行处理后通过驱动器驱动比例调压阀来调节静压油腔内部的压力。所述嵌入式控制器6采用ARM7嵌入式系统为核心的闭环压力测控系统，对压力传感器信号进行采样处理，根据设定参数对比例调压电磁阀进行溢流开度调整，达到调控系统压力的目的。用D/A数模转换电路提供电液比例电磁阀所需开度控制信号，通过斩波稳流控制器放大驱动电液比例电磁阀，满足控制要求。 
所述过滤器检测器14用于检测设置于输油管上的过滤器获取过滤网的压差信号，并将过滤检测报警信号输入到嵌入式控制器6中，所述嵌入式控制器对过滤检测报警信号进行处理后控制静压系统的工作。 
所述嵌入式控制器与各油膜测控EMCU单元连接。所述微信号前置放大器连接于涡流传感器和油膜测控EMCU单元之间。微信号前置放大器取样信号来自于涡流传感器。微信号前置放大器的前级放大采用对称式差分放大器，末级采用信号跟随器输出，对传感器信号（压力、载荷、涡流等）进行放大和调理，满足采样电路的匹配及定标要求。所述控制参数单元16与嵌入式控制器6连接，所述控制参数单元16用于设置各项控制参数并显示相关信息。所述通过隔离I/O接口9与机床控制电路连接。所述液压报警信号装置12和过滤报警信号装置13分别与嵌入式控制器6连接。 
所述A/D模数转换电路连接在微信号前置放大器和嵌入式控制器之间；所述D/A数模转换电路连接在压力驱动器和嵌入式控制器之间。 
通过隔离I/O接口9与机床进行通信。机床液压油泵未启动时，液压检测静压系统为零压，视油膜厚度为零值，各测控点进行油膜厚度数据置零。机床液压油泵启动后，在全部油腔油膜满足机床润滑要求时，发出准备好信号，机床允许运转；当任一油腔油膜厚度低于警戒值，立即发出报警信号，机床运转停止保障安全；也可接收机床方的静压油泵启/停信号，对斩波稳流控制器进行控制，液压油泵未启动时斩波稳流控制器不工作，避免长期通电发热耗能。 
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。 

Claims (9)

1.  静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：包括分布于各静压油腔上的涡流传感器、油膜测控EMCU单元、节流驱动器和电液比例节流阀；
所述涡流传感器，用于采集导轨油膜厚度信号；
所述油膜测控EMCU单元，用于接收静导轨与动导轨间的微间隙的导轨油膜厚度信号并进行分析处理，然后输入到所述节流驱动器中；
所述节流驱动器通过控制电液比例节流阀来对液压参数进行调节。
2.  根据权利要求1所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括用于采集静压油腔内部油压信号的压力传感器、嵌入式控制器、压力驱动器和比例调压阀，所述压力传感器与嵌入式控制器连接，所述嵌入式控制器对油压信号进行处理后通过驱动器驱动比例调压阀来调节静压油腔内部的压力。
3.  根据权利要求2所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括过滤器检测器，所述过滤器检测器用于检测设置于输油管上的过滤器获取过滤网的压差信号，并将过滤检测报警信号输入到嵌入式控制器中，所述嵌入式控制器对过滤检测报警信号进行处理后控制静压系统的工作。
4.  根据权利要求3所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：所述嵌入式控制器通过RS485串口与各油膜测控EMCU单元连接。
5.  根据权利要求4所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括微信号前置放大器，所述微信号前置放大器连接于涡流传感器和油膜测控EMCU单元之间。
6.  根据权利要求5所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括控制参数单元，所述控制参数单元与嵌入式控制器连接，所述控制参数单元用于设置各项控制参数并显示相关信息。
7.  根据权利要求6所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括机床I/O接口，所述通过隔离I/O接口与机床控制电路连接。
8.  根据权利要求7所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括A/D模数转换电路和D/A数模转换电路，所述A/D模数转换电路连接在微信号前置放大器和嵌入式控制器之间；所述D/A数模转换电路连接在压力驱动器和嵌入式控制器之间。
9.  根据权利要求8所述的静压导轨油膜厚度动态监测控制系统，其特征在于：还包括液压报警信号装置和过滤报警信号装置，所述液压报警信号装置和过滤报警信号装置分别与嵌入式控制器连接。
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