過程中導(dǎo)軌溜板8的加工負(fù)載變化情況，該輸出量將作為預(yù)見控制的未來信號輸入到預(yù)見控制裝置6中，以目標(biāo)信號為指標(biāo)，計(jì)算出作用于電液比例調(diào)壓閥2的電信號，電液比例調(diào)壓閥2在輸入電信號的控制下會自動調(diào)整輸出的液壓油液流量和壓力，從而調(diào)整導(dǎo)軌油腔I的油液壓力，保證在加工載荷變化時溜板8的穩(wěn)定狀態(tài)。同時，有檢測和反饋裝置來實(shí)時檢測溜板8的波動量并反饋會預(yù)見控制裝置6，以不斷修正電液比例調(diào)壓閥2的控制電信號。
[0062]圖4示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的三維結(jié)構(gòu)圖。主要包括:底座9、導(dǎo)軌溜板8、工件臺10、軌道11、液壓管路12、閥塊14、管路接頭13，以及未畫出的油腔1、油膜9、電液比例流量閥2、CAM模塊5、預(yù)見控制裝置6、壓力變送器4、位移傳感器3、安全閥、栗組及油箱。采用預(yù)見控制方式時，并不需要在靜壓導(dǎo)軌系統(tǒng)中增設(shè)其他機(jī)構(gòu)，而只需將原有的油腔進(jìn)油路的節(jié)流閥改為電液比例流量閥2，再對電液比例流量閥2實(shí)施控制。靜壓導(dǎo)軌在工作過程中，溜板8在軌道和油腔I的支撐下浮起于油膜9上，由直線電機(jī)驅(qū)動溜板8沿軌道方向的運(yùn)行。由于溜板8上方的工件臺10不斷受到動態(tài)加工載荷作用，產(chǎn)生豎直方向的加速度，引起溜板8的上下波動，這就需要電液比例流量閥2提前干預(yù)油腔I的油液壓力，通過調(diào)整施加在溜板8上的力來抵抗溜板波動。與一般的控制方式不同的是，預(yù)見控制裝置6是通過引入了 CAM模塊5的未來加工載荷信息而提前計(jì)算出油腔I需要提供的壓力，在加工載荷到來時能實(shí)現(xiàn)無滯后地抵抗溜板8波動。檢測反饋模塊采集壓力變送器4測得的油腔壓力變化信息和位移傳感器3測得的溜板豎直方向波動量，并反饋回預(yù)見控制裝置6，以不斷做出修正。
[0063]預(yù)見控制裝置6包括多個預(yù)見控制子裝置，每個電液比例流量閥2由一個預(yù)見控制子裝置控制，預(yù)見控制子裝置接受預(yù)先計(jì)算好了的各油腔I將承受的分載荷及其變化趨勢信息，并根據(jù)這些信息和控制目標(biāo)要求輸出控制信號對電液比例流量閥2的流量進(jìn)行控制，而油腔I通過被控制的輸入流量與油膜間隙泄漏的流量平衡，改變油腔I內(nèi)的油壓力，使油腔壓力對溜板8產(chǎn)生的支撐力變化抵消預(yù)見到的加工載荷對溜板作用力的變化，這樣即可減少油膜厚度隨載荷變化的波動，提高機(jī)床導(dǎo)軌傳動精度。
[0064]作為本實(shí)施例的優(yōu)選方案，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，每個所述油腔配置一個所述電液比例調(diào)壓閥。
[0065]本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:通過計(jì)算機(jī)輔助制造CAM控制系統(tǒng)模擬溜板的加工載荷信息，根據(jù)所述加工載荷信息獲得每個油腔的切削力； 52:根據(jù)所述每個油腔的切削力，以及預(yù)設(shè)的溜板波動量，輸出控制信號； 53:根據(jù)所述控制信號，通過電液比例調(diào)壓閥控制油液流量，進(jìn)而控制所述油腔的油壓，以抵消預(yù)見的加工載荷對所述溜板的作用力，補(bǔ)償油膜厚度的波動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制方法，其特征在于，步驟SI包括: 511:利用瞬時剛性切削力學(xué)模型，計(jì)算得到溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)； 512:根據(jù)所述溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)，利用空間力學(xué)原理，計(jì)算得到每個油腔的切削力和切削力變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制方法，其特征在于，還包括以下步驟: 54:通過位移傳感器測量所述溜板波動量的變化，根據(jù)所述溜板波動量的變化更新當(dāng)前的溜板波動量，并執(zhí)行步驟S2 ; 55:通過壓力變送器測量所述油腔的油壓的變化，并根據(jù)所述油壓的變化，輸出新的所述控制信號，并執(zhí)行步驟S3。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制方法，其特征在于，步驟Sll包括:利用所述瞬時剛性切削力學(xué)模型，計(jì)算得到豎直方向的所述溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)。5.一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制裝置，其特征在于，包括: 切削力計(jì)算模塊:用于通過計(jì)算機(jī)輔助制造CAM控制系統(tǒng)模擬溜板的加工載荷信息，根據(jù)所述加工載荷信息獲得每個油腔的切削力； 控制信號輸出模塊:用于根據(jù)所述每個油腔的切削力，以及預(yù)設(shè)的溜板波動量，輸出控制信號； 油壓控制模塊:用于根據(jù)所述控制信號，通過電液比例調(diào)壓閥控制油液流量，進(jìn)而控制所述油腔的油壓，以抵消預(yù)見的加工載荷對所述溜板的作用力，補(bǔ)償油膜厚度的波動。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制裝置，其特征在于，切削力計(jì)算模塊進(jìn)一步包括: 溜板切削力計(jì)算單元:用于利用瞬時剛性切削力學(xué)模型，計(jì)算得到溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)； 油腔切削力計(jì)算單元:用于根據(jù)所述溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)，利用空間力學(xué)原理，計(jì)算得到每個油腔的切削力和切削力變化。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制裝置，其特征在于，還包括: 溜板波動量檢測反饋模塊:用于通過位移傳感器測量所述溜板波動量的變化，根據(jù)所述溜板波動量的變化更新當(dāng)前的溜板波動量； 油壓檢測反饋模塊:用于通過壓力變送器測量所述油腔的油壓的變化，并根據(jù)所述油壓的變化，輸出新的所述控制信號。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制裝置，其特征在于，所述溜板切削力計(jì)算單元進(jìn)一步用于利用所述瞬時剛性切削力學(xué)模型，計(jì)算得到豎直方向的所述溜板的切削力、切削力變化以及切削力作用點(diǎn)。9.一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:若干個油腔、若干個電液比例調(diào)壓閥、位移傳感器、壓力變送器、計(jì)算機(jī)輔助制造CAM控制系統(tǒng)、權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制裝置； 其中，所述電液比例調(diào)壓閥、所述位移傳感器、所述壓力變送器以及所述CAM控制系統(tǒng)均與所述預(yù)見控制裝置連接，所述電液比例調(diào)壓閥通過液壓管路與所述油腔連接，所述位移傳感器位于所述溜板一側(cè)，用于測量溜板豎直方向的波動量，所述壓力變送器連接所述液壓管路且位于所述電液比例調(diào)壓閥和所述油腔之間。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述油腔配置一個所述電液比例調(diào)壓閥。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精密液體靜壓導(dǎo)軌的預(yù)見控制方法、裝置及系統(tǒng)，該方法包括：通過計(jì)算機(jī)輔助制造控制系統(tǒng)模擬溜板的加工載荷信息，根據(jù)所述加工載荷信息獲得每個油腔的切削力；根據(jù)所述每個油腔的切削力，以及預(yù)設(shè)的溜板波動量，輸出控制信號；根據(jù)所述控制信號，通過電液比例調(diào)壓閥控制油液流量，進(jìn)而控制所述油腔的油壓，以抵消預(yù)見的加工載荷對所述溜板的作用力，補(bǔ)償油膜厚度的波動。通過采用預(yù)見控制方法提前計(jì)算了加工載荷的大小和變化情況，預(yù)先調(diào)整油腔壓力，完全消除了響應(yīng)滯后的問題，且能夠有效減小動態(tài)加工載荷作用下的溜板波動，使得導(dǎo)軌傳動精度更高。
【IPC分類】G06F19/00, F15B13/02
【公開號】CN105117598
【申請?zhí)枴緾N201510522519
【發(fā)明人】胡均平, 胡騫, 劉成沛, 王琴
【申請人】中南大學(xué), 湖南長河機(jī)械有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月24日