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年8月
机床与液压
第39卷第16期
MACHINE TOOL & HYDRAULICS
ol.39No.16
DOI:10.3969/j.1isn.-1001-3881.2011.16.016
齿轮流量计在机床液压系统中的应用
徐玉波,刘春时,李燚,高柏宏
(沈阳机床(集团)设计研究院有限公司,辽宁沈阳110142)
摘要:分析了齿轮流量计在常规液压系统中的应用,介绍了齿轮流量计在机床液压系统中的应用实例,解决了以往机
床液压系统设计上的不足。
关键词:齿轮流量计;机床;液压系统;位置监测
中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1001-3881(2011)16-045-2
Application of Gear Flowmeter in Machine Tools Hydraulic System
XU Yubo, LIU Chunshi, LI Yan, GAO Baihong
R&D Institute of Shenyang Machine Tool, Shenyang Liaoning 110142, China
Abstract The application about gear flowmeter in normal hydraulic system was analyzed. Two application samples of gear
flowmeter in machine tools hydraulic system were introduced. The deficiency in machine tools hydraulic system was overcome
Keywords: Gear flowmeter; Machine tools; Hydraulic system; Position detecting
机床液压系统作为辅助动力源,是机床不可或缺结构如图1所示。
的一部分,如主轴松卡刀、重力平衡、功能部件卡紧
松开、刀库驱动等都离不开液压驱动。为确保机床可
靠运行,每执行一个动作命令,在动作完成后必须检
测到可靠的动作完成信号,才能执行下一步动作,以
壳体
防止错误信号引起机床误动作,导致安全事故的发生
盖板
因而机床液压系统执行元件到位信号检测非常重要。
3一齿轮
流量计作为检测元件广泛应用于煤炭、石化行
4一前置放大器
业,作为流量检测控制元件,高精度流量计在航空航
5一连接器
天液压伺服控制系统中有一定的应用,但较少在常规
的机床液压系统中应用。文中基于流量计发出的脉冲
传感器
数可真实反映油缸行程的原理,将齿轮流量计应用在
7一轴承装配
机床液压系统中,解决了以往系统设计上的不足,取
得了不错的效果。
齿轮流量计简介
流量计种类较多,功能原理大不相同,应用领域
也有所不同。齿轮流量计是根据齿轮马达原理,两圆
图]齿轮流量计结构示意图
柱齿轮在测量腔内由液流驱动无接触运行;齿轮的运
齿轮流量计在机床液压系统中的应用
动由位于盖板内的两个无接触的传感器检测,在传感2.1卡紧松开到位检测应用
器室和计量环室之间,装有一非磁性抗压隔板;当计
机床上液压卡紧松开辅助动作很多,如:主轴松
量机构转动一个齿时,传感器发出一脉冲信号,对应卡刀,伺服轴抱闻松卡,交换托盘时拖盘的松卡,交
个齿的油量△Ⅳ通过流量计,通过前置放大器,把换双摆头时双摆头的松卡等。而执行卡紧松开动作的
信号转换为一方波信号;两通道检测,可有更高的分油缸多植入在各功能部件内部,由于机械结构紧湊
辨率,并确认流量方向。
很难在内部直接安装接近开关或位移传感器以获取位
齿轮流量计,精度较高,黏温特性好,工作压力置进行到位信号。有些功能部件在结构允许的情况
高,价格相对较低,适合在机床液压系统中应用。其下,将活塞位移动作传递到功能部件外部再进行检
收稿日期:2010-08-11
作者简介:徐玉波(1977-),男,硬士,エ程师,从事液压气动、冷却润滑系统设计工作。E-mal:yubo_xu@smtcl.com
机床与液压
第39卷
测,如主轴松卡刀、转台松卡等。但旋转轴环形抱2.2位置检测应用
闻、托盘卡紧拉钉、双摆头交换拉钉等,使用时需将
具有托盘交换功能的机床,托盘交换器升降多采
卡紧机构插装在机械体内部,由于结构所限就无法直用液压驱动,为了避免托盘交换器、托盘及转台之间
接测得位移信号。通常做法是采用压力信号来代替位的冲击,需要在其相互接触之前切换为低速,接触之
移信号,即松卡压力达到设定值不变标志着活塞运动
后高速运行。通常做法是在油缸行程过程中设置行程
停止,从而间接判断松卡动作已完成,原理图如图2开关或接近开关,发出速度切换信号,原理图如图4
所示。但如果由于某些原因导致油缸在中间位置卡死
所示。此方案的缺点是:(1)设置行程开关或接近
时,就会发出错误信号,造成机床误动作,导致安全
开关需要一定的空间;(2)设定点调整不便,且设
事故的发生。
定点个数受空间所限;(3)易受环境干扰,发出错
某公司在承担国家重大专项高速龙门五轴加工中
心的研制中,双摆头交换是由4个自锁拉钉实现双摆
误信号。
头松卡。为了解决上述问题,在液压松卡回路中设置
为解决上述问题,该公司采用在高速立式加工中
了流量计,作为卡紧松开到位检测元件。流量计可以心托盘交换器液压回路上配置齿轮流量计的方法,提
通过检测通过的油量,真实地檢测到油缸卡紧松开是
升油缸位移测量,在油缸行程中间位置设定相应的速
否到位。由于流量计设置在回路上,不受机械结构尺
度切换点,从而实现托盘交换器速度控制,原理图如
寸所限制,成功地解决了双摆头松卡到位检测的问
图5所示。
题。其原理图如图3所示。
上升到位
慢速下降
慢速上升
下到位
卡紧到位松开到位
快速Yv7
快速YVV1
B
卡紧YV
YV2松开卡紧
V4松开
上升YV5PrYv6下降
Yv9下降
图2压力开关检测松卡图3流量计检测松卡
到位信号原理图
到位信号原理图
图4接近开关检测油
图5流量计检测油
设每个拉钉卡紧所需油量=10mL,卡紧动作
缸位置原理图
缸位置原理图
所需总油量为4Vo=40mL,作者选取德国 KRACHT
设定点脉冲数计算公式:
公司WC0.2型号齿轮流量计,齿轮几何容积△V=
0.245mL,即每发出一个脉冲信号齿轮流量计通过
分·か
4x△V
0.245mL油量,则完成卡紧动作所需脉冲数为
式中:n为设定发讯点脉冲数;
4V 4x10
m为设定发讯点位置;
AV0.245163
为油缸总行程;
拉钉松开时,流量计测量同一油腔的油量,脉冲
D为油缸直径;
数与卡紧动作相同,但方向相反。因而,执行拉钉松
△V为流量计几何容积。
卡动作后,通过检测流量计接收的脉冲数是否达到相3结语
应数值(检测脉冲数与拉钉状态对应关系见表1),来
基于发出的脉冲数可真实反映油缸行程的原理,<