CN205237552U - 一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，包括液体静压导轨及与液体静压导轨相连接的测控系统，所述测控系统内设置有压力传感器、模数转换器、数模转换器、控制器、编码器、伺服电机及多头泵，所述压力传感器设置在液体静压导轨的油腔进油口处，所述压力传感器连接模数转换器，所述模数转换器连接控制器，所述控制器依次连接编码器、伺服电机及多头泵，所述多头泵与液体静压导轨的油腔进油口通过管路相连接；在所述多头泵与液体静压导轨的油腔进油口相连接的管路上还通过管道系统接入溢流阀；选用溢流阀，压力传感器，控制器、多头泵、伺服电机对油膜厚度进行控制，实现液体静压导轨油膜厚度恒定的效果。

Description

一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统

技术领域

本实用新型涉及液体静压导轨技术等领域，具体的说，是一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统。

背景技术

液体静压导轨是在导轨与滑台之间充入一定压力的液压油，使导轨的运动副之间被油膜隔开，减小了因导轨表面加工误差的影响，使导轨可以获得很高的运动精度，同时，液体摩擦的存在使得导轨可以在很宽的速度范围与载荷条件下无磨损的工作，由于油膜的存在，导轨还具有良好的吸振性与润滑性，并具有工作平稳可靠、寿命高、运动速度的变化对油膜厚度和刚度的影响小等优点，能满足高精度、重载荷及各种速度范围机床的要求，在各类机床中的得到广泛的应用。

液体静压导轨供油系统将压力油输入到滑台油腔中，当滑台油腔压力与液压油作用面积的乘积大于外负载时，滑台浮起，浮起高度即为油膜厚度，随着外负载的变化，油膜厚度亦随之变化，而油膜厚度变化，不仅会影响导轨自身的刚度、阻尼特性，而且对导轨的运动精度、定位精度，以及机床的加工精度都有较大影响。因此，有必要采取必要的措施，在外负载变化使保持油膜厚度的恒定，以确保导轨系统的性能，最终保证机床的加工性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计出一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，选用溢流阀，压力传感器，控制器、多头泵、伺服电机对油膜厚度进行控制，实现液体静压导轨油膜厚度恒定的效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，包括液体静压导轨及与液体静压导轨相连接的测控系统，所述测控系统内设置有压力传感器、模数转换器、数模转换器、控制器、编码器、伺服电机及多头泵，所述压力传感器设置在液体静压导轨的油腔进油口处，所述压力传感器连接模数转换器，所述模数转换器连接控制器，所述控制器依次连接编码器、伺服电机及多头泵，所述多头泵与液体静压导轨的油腔进油口通过管路相连接；在所述多头泵与液体静压导轨的油腔进油口相连接的管路上还通过管道系统接入溢流阀。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置成下述方式：所述液体静压导轨包括导轨和滑台，所述滑台置于导轨上，所述压力传感器设置在滑台的油腔进油口处。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置成下述方式：所述多头泵(11)通过管路与滑台的油腔进油口连接。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置成下述方式：所述溢流阀和多头泵都连接有储油装置。

进一步的为更好的实现本实用新型，特别设置成下述方式：还包括控制计算机，所述控制计算机与控制器相连接。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型选用溢流阀，压力传感器，控制器、多头泵、伺服电机对油膜厚度进行控制，实现液体静压导轨油膜厚度恒定的效果。

本发明控制多头泵的输出流量与滑台油腔的压力变化成正比关系，就能实现保持油膜厚度的目的。

本实用新型采用伺服电机带多头泵为导轨进行供油，当油腔压力增加或减小时，通过提高或降低伺服电机转速，增加或减少供油量，从而使油膜厚度保持恒定。

本实用新型在滑台油腔的油腔进油口位置安装有压力传感器，用以检测滑台油腔的压力值，并将检测到的数据返回控制器，在控制器内对检测值与设定值进行比较，当二者相等时，系统保持现状。当二者不相等时，控制器输出信号，由编码器对信号进行转换后控制伺服电机提高或降低转速，提高或降低多头泵的输出流量，进而提高或降低滑台油腔封油边的出油流量，改变油膜厚度，直至其与设定值相符。

本实用新型亦可通过控制计算机对参数进行控制和显示。

附图说明

图1为本实用新型结构图。

其中，1-溢流阀，2-导轨，3-压力传感器，4-滑台，5-模数转换器，6-数模转换器，7-控制器，8-控制计算机，9-编码器，10-伺服电机，11-多头泵。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

根据液体静压导轨封油边流量公式其中，Q为封油边泄漏流量，P为滑台油腔压力，h为油膜厚度，μ为液体的动力粘度，B为滑台油腔宽度，b₁为宽度方向的封油边尺寸，L为滑台油腔长度，l₁为长度方向的封油边尺寸。

通过设计计算确定液体静压导轨的最佳油膜厚度为h₀，此时，液体静压导轨具有最佳的动态性能。对应油膜厚度为h₀时的滑台油腔压力为P_o，导轨所承受外负载为W₀。

工作时，外负载随时间变化为W(t)，对应滑台油腔压力为P(t)，油膜厚度为h(t)，根据流量公式，则此时滑台封油边的泄露流量

将工作时滑台封油边泄漏流量除以最佳油膜厚度时的封油边泄露流量为：

要实现油膜厚度不随外复杂的变化，即h(t)＝h₀，则前前式简化为：

即滑台油腔封油边泄露流量与压力变化成正比，就可以保证油膜厚度保持不变。而泄露流量等于多头泵的输出流量，因此，主要控制多头泵的输出流量与滑台油腔的压力变化成正比关系，就能实现保持油膜厚度的目的。

实施例1：

一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，选用溢流阀，压力传感器，控制器、多头泵、伺服电机对油膜厚度进行控制，实现液体静压导轨油膜厚度恒定的效果，如图1所示，特别设置成下述结构：包括液体静压导轨及与液体静压导轨相连接的测控系统，所述测控系统内设置有压力传感器3、模数转换器5、数模转换器6、控制器7、编码器9、伺服电机10及多头泵11，所述压力传感器3设置在液体静压导轨的油腔进油口处，所述压力传感器3连接模数转换器5，所述模数转换器5连接控制器7，所述控制器7依次连接编码器9、伺服电机10及多头泵11，所述多头泵11与液体静压导轨的油腔进油口通过管路相连接；在所述多头泵11与液体静压导轨的油腔进油口相连接的管路上还通过管道系统接入溢流阀1。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，能够在滑台与导轨之间充入一定压力的液压油，使导轨的运动副之间被油膜隔开，如图1所示，特别设置成下述结构：所述液体静压导轨包括导轨2和滑台4，所述滑台4置于导轨2上，所述压力传感器3设置在滑台4的油腔进油口处。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够由多头泵输出的压力油进入滑台的油腔，液体静压导轨压力由溢流阀调定，如图1所示，特别设置成下述方式：所述多头泵11通过管路与滑台4的油腔进油口连接，所述溢流阀1通过管道系统上的三通接入多头泵11与液体静压导轨相连接的管路上。

实施例4：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，能够调用压力油，或将溢出的压力油收集，如图1所示，特别设置成下述方式：所述溢流阀1和多头泵11都连接有储油装置。

实施例5：

本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本实用新型，可通过控制计算机对参数进行控制和显示，如图1所示，特别设置成下述方式：还包括控制计算机8，所述控制计算机8与控制器相连接。

在滑台4油腔的油腔进油口位置安装有压力传感器3，可实时监测油腔压力。当液体静压导轨的供油系统(液体静压导轨、溢流阀、管路、管道系统、多头泵等组成)未工作，液体静压导轨处于静止状态，滑台4与导轨2接触，油膜厚度为零。当液体静压导轨的供油系统工作后，滑台4油腔充入一定量的压力油，滑台4浮起，由多头泵11输出的压力油进入滑台4的油腔，液体静压导轨压力由溢流阀1调定。滑台4与导轨2之间的油膜厚度为h₀，h₀是通过设计计算所得到的液体静压导轨的最佳油膜厚度，此时导轨具有最佳的动态性能，将最佳油膜厚度h₀时的油腔压力P_o作为控制参数预先输入控制计算机8中，并存储在控制器中。

在初始状态，油腔压力为P_o，压力传感器3检测到的油腔压力与设定值相同，控制器7检测后不发出信号，伺服电机10保持初始设定转速，多头泵11输出流量不变。

当外负载增加，油腔压力增加，压力传感器3将检测到的压力信号返回控制器7，与初始设定值比较后，根据二者差异输出控制信号，控制信号经过数模转换器6、编码器9转换后，控制伺服电机10提高转速，使多头泵11的输出流量增加，增大滑台4油腔封油边的溢流量，从而使滑台4上浮，油膜厚度增大，直至油膜间隙恢复到最佳油膜厚度h₀。

反之，当外负载减小，压力传感器3检测到的压力减小，则控制器7输出信号，降低伺服电机10的转速，减小多头泵11的输出流量，减小滑台4油腔封油边的溢流量，滑台4下降，油膜厚度减小，直至恢复最佳油膜厚度h₀。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：包括液体静压导轨及与液体静压导轨相连接的测控系统，所述测控系统内设置有压力传感器（3）、模数转换器（5）、数模转换器（6）、控制器（7）、编码器（9）、伺服电机（10）及多头泵（11），所述压力传感器（3）设置在液体静压导轨的油腔进油口处，所述压力传感器（3）连接模数转换器（5），所述模数转换器（5）连接控制器（7），所述控制器（7）依次连接编码器（9）、伺服电机（10）及多头泵（11），所述多头泵（11）与液体静压导轨的油腔进油口通过管路相连接；在所述多头泵（11）与液体静压导轨的油腔进油口相连接的管路上还通过管道系统接入溢流阀（1）。

2.根据权利要求1所述的一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：所述液体静压导轨包括导轨（2）和滑台（4），所述滑台（4）置于导轨（2）上，所述压力传感器（3）设置在滑台（4）的油腔进油口处。

3.根据权利要求2所述的一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：所述多头泵（11）通过管路与滑台（4）的油腔进油口连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：所述溢流阀（1）和多头泵（11）都连接有储油装置。

5.根据权利要求4所述的一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：还包括控制计算机（8），所述控制计算机（8）与控制器（7）相连接。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种压力反馈的静压导轨油膜控制系统，其特征在于：还包括控制计算机（8），所述控制计算机（8）与控制器（7）相连接。