一种主轴静压导轨断电保护方法与流程

本发明涉及一种机床主轴静压导轨断电保护方法，可以利用于重型数控立车工作台静压导轨及高速镗铣床主轴静压导轨的断电保护之中。

背景技术：

数控立车工作台，特别是重型数控立车工作台，目前多采用惯性飞轮结构形式或液压蓄能器来完成在异常断电时对主轴静压油的持续供给，保证在断电后还能维持一段时间，以起到对主轴静压导轨的保护；现有技术中对静压主轴的镗铣床采用液压蓄能器在异常断电时对静压导轨持续供油，使得对主轴静压导轨形成有效的保护。但鉴于目前静压主轴转速的提升，如仍然采用惯性飞轮结构，则理论上需做的非常庞大，与静压油泵难于匹配，因此如果不增加静压油泵电机功率，静压油泵根本就不能起动；如果采用液压蓄能器，还需要高压高流量，安装占地面积过大，成本昂贵维护难，也不现实。因此，需要寻求一种新的方法，解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，尤其是对数控立车工作台静压导轨保护、以及高速镗铣床静压主轴导轨保护的不足，提出一种适用于机床主轴静压导轨断电保护的方法。

本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法，采用变频(伺服)调速装置能在电动调速模式及制动发电模式工作的原理，利用现有数控机床主轴驱动、进给驱动、液压驱动、工作电源装置，将本发明所述的方法嵌入控制器内，组成一个保护系统。所组成的保护系统包括，电源装置、电源检测装置、 调速装置、控制器、DC/DC工作电源装置。所说的电源装置，既可以是变频电源装置，也可以是伺服电源装置；所说的调速装置，既可以是变频调速装置，也可以是伺服调速装置，并有两个以上调速装置。所说的电源检测装置与电源装置相连接，电源检测装置的信号输出端与控制器相连接；控制器与调速装置相连接；调速装置用于控制主轴驱动电机或静压油泵驱动电机的工作状态。

其工作方式为：当数控机床在正常外部供电时，主轴驱动装置、进给驱动装置、静压油泵驱动装置按照控制器指令正常工作，电源装置、DC/DC工作电源给所有设备提供动力电源及工作电源。当外部供电发生异常断电时，其工作流程及步骤方法如下：

1、检测外部电源：

1)将外部电源检测信号送到控制器；

2)当外部电源正常时，循环运行监控外部电源信号；

2、当外部电源发生断电时，进入保护控制；

3、判断静压主轴是否运转；

1)若静压主轴停止运转，则到步骤6；

2)若静压主轴正在运转，则到步骤4；

4、将机械动能转换为电能；

1)将主轴驱动控制装置电动调速方式切换到制动发电方式；

2)将电能存储到变频(伺服)电源装置、各个变频(伺服)调速装置；

3)继续给静压油泵驱动电机供电；

5、判断静压主轴是否停止运转？

1)若静压主轴未停止运转，则返回到步骤4；

2)若静压主轴停止运转，则到步骤6；

6、完成静压导轨保护工作。

本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法，其保护系统在外部供电异常断电时，能将机械动能转换为电能，对静压油泵电机持续供电，直到静压主轴运转停止，以实现对主轴静压导轨进行有效的保护。所说的主轴静压导轨断电保护方法，既可以组成包括一个电源装置和两个调速装置构成的最简单的保护系统，也可以组成包括一个电源装置和两个以上调速装置构成的拓展的保护系统。本发明具有结构原理简单、成本低、能源循环利用、无污染、可靠性、安全性高等优点。

附图说明

图1：组成主轴静压导轨断电保护系统最小装置原理示意图；

图2：组成主轴静压导轨断电保护系统原理示意图；

图3：主轴静压导轨断电保护工作流程图；

图4：主轴静压导轨断电保护工作时序图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法做进一步的说明。

图1和图2给出的是本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法原理示意图。图1所示的为按照本发明所述的方法组成的断电保护系统最小装置示意图；图2所示的为按照本发明所述的方法组成的断电保护系统示意图。

本发明中的主轴静压导轨断电保护系统装置包括：外部电源1；变频(伺服)电源装置2；电源检测装置3；两个变频(伺服)调速装置，即主轴变频(伺服)驱动装置4和静压油泵变频(伺服)驱动装置5；PLC控制器6；以及DC/DC工作电源装置7，主轴驱动电机8，静压油泵驱动电机9。

其中：主轴驱动电机8的功率应≥两倍静压油泵驱动电机9的功率；主轴变频(伺服)驱动装置4的功率应≥两倍静压油泵变频(伺服)驱动装置5的功率；变频(伺服)电源装置2的功率应≥1.2倍负载功率的总和。

本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法中的保护系统装置，当为最小 组成的保护系统装置时，仅包括两个变频(伺服)调速装置(如图1所示)；当不为最小组成的保护系统装置时，其变频(伺服)调速装置可以有两个以上(如图2所示)，即有一个以上的主轴变频(伺服)驱动装置4₁、…、4_n，(n为自然数)，和一个以上的静压油泵变频(伺服)驱动装置5₁、…、5_m，(m为自然数)。主轴变频(伺服)调速装置用于控制主轴驱动电机8；静压油泵变频(伺服)驱动装置用于控制静压油泵驱动电机9的工作状态。

图3为该本发明所说的主轴静压导轨断电保护方法的控制流程。在外部电源正常供电情况下，机床根据控制器指令正常工作，电源检测装置3监控外部电源1并将信号传送到控制器6，保护程序自循环运行，不间断地监控电源检测装置3传送给控制器6的外部电源1供电情况信号。当外部电源异常断电时，电源检测装置3向控制器6发送断电信号，保护程序跳转为保护执行程序；首先检查静压主轴驱动电机8是否运行，即静压主轴是否在运转，当没有运行时跳到程序结束；当静压主轴驱动电机9仍处在运行工作模式，则将静压主轴变频(伺服)驱动装置4从电动调速模式切换到制动发电模式，使静压主轴驱动电机8快速制动，同时将机械动能转换到电能传送到变频(伺服)电源装置2存储并向静压油泵驱动电机9继续供电，维持静压油的输出，保证静压导轨的正常运行，直到静压主轴驱动电机8停止运行后，关闭所有驱动器，完成断电时的静压导轨的保护任务，转到程序末尾结束所有工作。

图4为静压导轨工作的时序图。从图4中可见，当静压主轴脱离正常运行时开始，主轴变频(伺服)驱动装置则快速地由电动机状态跳转为发电机状态，以保证变频(伺服)电源装置有能量继续向静压油泵驱动电机继续提供电能，使静压油泵驱动电机能继续运行，维持静压油的输出，以保证静压导轨的正常运行，起到保护静压导轨的作用。