一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统

实用新型 · 2020-04-23
申请号:CN202020173446.5 申请日:20200217 授权公告号:CN210240516U 授权公告日:20200403 申请人地址:110172 辽宁省沈阳市沈抚新区金枫街75-1号1507 国家/省市:89(沈阳) 代理机构:21116 主分类号:F16H57/04 代理人:于丽丽 申请人:辽宁航空智能制造研究院有限公司 当前权利人:辽宁航空智能制造研究院有限公司 发明人:刘本刚;白钰;郑妍 分类号:F16H57/04;B23Q11/12 范畴分类:27D; 简要说明:本实用新型涉及机床润滑控制技术领域,具体是一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统。本实用新型包括控制器、温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、空气开关、接触器和电抗器,温度传感器固定于机床主轴齿轮箱内部底侧,流量传感器连接在冷进油管上,在线实时液位监测传感器和实时油品品质在线检测传感器均固定在油冷空调的油箱内,控制器的输入端连接所述温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、油冷空调的状态输出端和空气开关的辅助触点。本实用新型能够实现机床主轴齿轮箱高效可靠的智能按需润滑功能,有利于保障机床主轴齿轮传动系统稳定运行和使用寿命。 主权利要求:1.一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统,包括机床主轴齿轮箱和油冷空调,所述油冷空调通过冷出油管连通冷循环泵,所述冷循环泵通过冷进油管连通机床主轴齿轮箱,所述机床主轴齿轮箱通过热出油管连通热循环泵,所述热循环泵通过热进油管连通油冷空调,所述冷循环泵和热循环泵连接电机,其特征在于,包括控制器、温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、空气开关、接触器和电抗器,所述温度传感器固定于机床主轴齿轮箱内部底侧,所述流量传感器连接在冷进油管上,所述在线实时液位监测传感器和实时油品品质在线检测传感器均固定在油冷空调的油箱内,所述控制器的输入端连接所述温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、油冷空调的状态输出端和空气开关的辅助触点,所述控制器的输出端连接接触器线圈,所述空气开关连接接触器触点,所述接触器触点连接电抗器,所述电抗器连接所述电机。 当前状态:1 代理机构:沈阳易通专利事务所 21116 权利要求,1.一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统,包括机床主轴齿轮箱和油冷空调,所述油冷空调通过冷出油管连通冷循环泵,所述冷循环泵通过冷进油管连通机床主轴齿轮箱,所述机床主轴齿轮箱通过热出油管连通热循环泵,所述热循环泵通过热进油管连通油冷空调,所述冷循环泵和热循环泵连接电机,其特征在于,包括控制器、温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、空气开关、接触器和电抗器,所述温度传感器固定于机床主轴齿轮箱内部底侧,所述流量传感器连接在冷进油管上,所述在线实时液位监测传感器和实时油品品质在线检测传感器均固定在油冷空调的油箱内,所述控制器的输入端连接所述温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、油冷空调的状态输出端和空气开关的辅助触点,所述控制器的输出端连接接触器线圈,所述空气开关连接接触器触点,所述接触器触点连接电抗器,所述电抗器连接所述电机。 说明书, 一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统 技术领域 本实用新型涉及机床润滑控制技术领域,具体的说是一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统。 背景技术 对数控机床,特别是重型强力切削机床而言,主轴齿轮箱润滑系统的主要功能是维持齿轮副表面之间形成相对稳定的油膜以减小齿轮传动摩擦和吸收部分振动,同时对主轴齿轮箱进行冷却减小齿轮传动系统热变形,避免低速重载下齿面胶合和点蚀破坏,是机床润滑系统中的重要组成部分。因此主轴齿轮箱润滑系统能否高效、可靠的运行直接影响机床的主轴运动特性和零件的加工精度。 传统主轴齿轮箱润滑系统一般由控制器(通常是PLC)、电机、循环泵、输油管、油冷空调、温度传感器、空气开关和接触器组成。控制器监测到机床驱动系统上电时,控制接触器闭合使电机通电带动循环泵工作;循环泵将油冷空调冷却后的润滑油经油管送至主轴齿轮箱起到齿轮传动润滑和冷却作用,同时将齿轮箱底部的润滑油回送到油冷空调,使润滑油在主轴齿轮箱和油冷空调之间循环流动;油冷空调为齿轮箱流回的润滑油快速冷却。主轴齿轮箱润滑系统如此循环工作,直到控制器监测到机床驱动系统下电或异常信号后立即控制主轴齿轮箱润滑系统停止工作,若监测到异常信号,同时发送报警信号并通知机床控制系统停机。其中,异常信号包括:电机过载(空气开关跳闸)、油冷空调工作异常和主轴齿轮箱油温过高(温度传感器触发)信号。直至机床驱动系统重新上电或异常恢复。 现有方式满足了主轴齿轮箱润滑基本需求,但存在以下问题:1.实际生产应用中大多数机床主轴平均利用率不足55%,但机床驱动系统上电后不论主轴是否工作,主轴齿轮箱润滑系统一直持续运行,无效运行期间润滑油循环产生额外热负荷,增加油冷空调等工作负载。2.控制器监测到主轴侧润滑油温度高时主动报警并使机床停机,但油温升高至温度传感器触发油温高信号这段时间内,齿轮传动一直处于欠润滑甚至无润滑运行易损坏齿轮副和导致主轴产生振动,影响加工精度。3.无法及时自诊断润滑油泄漏问题。4.难于合理安排润滑油更换周期,无法有效保障主轴齿轮箱润滑系统的润滑油品质和最佳润滑效果。 发明内容 针对现有技术中存在的上述不足之处,本实用新型要解决的技术问题是提供一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统,有效解决现有主轴齿轮箱润滑系统无效运行时间长、无法保障润滑油品质,尤其是不能及时发现和诊断润滑油流量变化和泄漏等异常导致润滑不足引发齿轮传动系统发热和主轴振动,甚至损坏齿轮传动系统等问题,从而提高主轴齿轮箱润滑系统运行效率和可靠性。 本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是:一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统,包括机床主轴齿轮箱和油冷空调,所述油冷空调通过冷出油管连通冷循环泵,所述冷循环泵通过冷进油管连通机床主轴齿轮箱,所述机床主轴齿轮箱通过热出油管连通热循环泵,所述热循环泵通过热进油管连通油冷空调,所述冷循环泵和热循环泵连接电机,包括控制器、温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、空气开关、接触器和电抗器,所述温度传感器固定于机床主轴齿轮箱内部底侧,所述流量传感器连接在冷进油管上,所述在线实时液位监测传感器和实时油品品质在线检测传感器均固定在油冷空调的油箱内,所述控制器的输入端连接所述温度传感器、流量传感器、在线实时液位监测传感器、实时油品品质在线检测传感器、油冷空调的状态输出端和空气开关的辅助触点,所述控制器的输出端连接接触器线圈,所述空气开关连接接触器触点,所述接触器触点连接电抗器,所述电抗器连接所述电机。 本实用新型具有润滑油品质、润滑油流量和润滑油液位实时在线监测和异常自诊断功能,能够实现机床主轴齿轮箱高效可靠的按需润滑功能,有利于保障机床主轴齿轮传动系统稳定运行和使用寿命。 附图说明 图1为本实用新型的系统结构图; 图2为本实用新型的电气连接图; 图3为本实用新型的电路连接示意图。 图中,1-控制器、2-电机、3-冷循环泵、4-热循环泵、5-冷出油管、6-冷进油管、7-热出油管、8-热进油管、9-油冷空调、10-在线实时液位监测传感器、11-实时油品品质在线检测传感器、12-流量传感器、13-温度传感器、14-机床主轴齿轮箱、15-空气开关、16-辅助触点、17-接触器线圈、18-接触器触点、19-电抗器。 具体实施方式 下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。 如图1所示,包括机床主轴齿轮箱14和油冷空调9,所述油冷空调9通过冷出油管5连通冷循环泵3,所述冷循环泵3通过冷进油管6连通机床主轴齿轮箱14,所述机床主轴齿轮箱14通过热出油管7连通热循环泵4,所述热循环泵4通过热进油管8连通油冷空调9,所述冷循环泵3和热循环泵4连接电机2,所述电机2用于带动所述冷循环泵3和热循环泵4。一种机床主轴齿轮箱智能润滑控制系统,包括控制器1、温度传感器13、流量传感器12、在线实时液位监测传感器10、实时油品品质在线检测传感器11、空气开关15、接触器(包括接触器线圈17和接触器触点18)和电抗器19,所述温度传感器13固定于机床主轴齿轮箱14内部底侧,所述流量传感器12连接在冷进油管6上,所述在线实时液位监测传感器10固定在油冷空调9的油箱内,所述油品品质在线监测传感11器固定在油冷空调9的油箱内,所述控制器1的输入端连接所述温度传感器13、流量传感器12、在线实时液位监测传感器10、实时油品品质在线检测传感器11、油冷空调9的状态输出端和空气开关15的辅助触点16,所述控制器1的输出端连接接触器线圈17,所述空气开关15连接接触器触点18,所述接触器触点18连接电抗器19,所述电抗器19连接所述电机2。作为本实用新型的一个实施例,在线实时液位监测传感器10采用在线实时液位监测传感器,例如ifm公司lr3000。实时油品品质在线检测传感器11采用实时油品品质在线检测传感器,例如亚泰光电的YFF-2,能够实时采集杂质、磨损颗粒、水、粘度变化等表征润滑油品质的特性参数。 在线实时液位监测传感器10、实时油品品质在线检测传感器11、流量传感器12、温度传感器13、空气开关(辅助触点)16和油冷空调9状态输出信号接入控制器1的输入模块,控制器1实时采集上述传感器检测值和元器件工作状态;同时,控制器1的输出模块连接接触器线圈17从而控制接触器触点18的开关和闭合,进而控制电机2停止和启动;电机2通过接触器触点18、空气开关15,接入动力线,辅助触点16连接直流稳压电源并接入控制器1的输入模块;若电机2过载则空气开关15动作使辅助触点16动作,从而将电机2过载信号传入控制器1中,如图2所示。 本实用新型的具体工作过程如下,其中控制器1采用PLC,其控制手段采用本领域技术人员的常规设计方法: 1.控制器1实时采集在线实时液位监测传感器10、温度传感器13、实时油品品质在线检测传感器11、油冷空调9和辅助触点16的测量值或状态,若上述监测值无异常,当监测到机床驱动系统上电时控制器1的输出模块接口置位,接触器线圈17得电使接触器触点18闭合,此时电机2接入电源带动冷循环泵3和热循环泵4同时工作,主轴齿轮箱润滑系统开始工作。 2.润滑系统工作时,冷循环泵3把冷却后的润滑油通过冷出油管5和冷进油管6输送至机床主轴齿轮箱14并浇到齿轮组上起到润滑和冷却作用,而热循环泵4将机床主轴齿轮箱14底部的润滑油经热出油管7和热进油管8输送回油冷空调9进行冷却。 3.润滑系统启动后,控制器1开始采集流量传感器12的值,并监视润滑油流量的变化是否异常。 4.润滑系统启动后,控制器1同时启动定时器T1,定时间隔根据经验提前设定,如15分钟。 5.定时器T1定时结束后,控制器1若仍监测到主轴转动指令,输出模块接口复位,接触器线圈17失电控制接触器触点18断开以切断电机2供电电路,从而停止润滑系统工作。 6.直到控制器1重新监测到机床驱动系统上电或主轴转动指令,再次启动润滑系统。 7.润滑系统工作后,控制器1若监测到机床驱动系统下电信号或主轴停止转动指令,则启动延时定时器T2工作,时间间隔根据经验提前设定,如30分钟。 8.T2定时时间结束后关闭润滑系统。 9.重复上述1-8过程。 10.上述工作循环中若监测到任何异常,控制器1 关闭润滑系统,同时请求机床控制系统以最大加速度控制主轴停止转动并发出报警信息。具体异常信号处理和报警信息如下: (1)在线实时液位监测传感器10的检测值到达最低油位阈值,提示油位低请求加油。 (2)在线实时液位监测传感器10的检测值变化异常,如正常工作期间短时间内油位检测值连续下降或某周期内减小量超过阈值均意味着润滑油消耗异常可能存在泄漏,提示尽快排查异常泄漏原因,防止损失扩大。 (3)流量传感器12的检测值变小或变大并达到临界值,意味着机床主轴齿轮箱14可能处于欠润滑或过润滑,提示润滑系统流量异常立即检修,提高机床主轴齿轮箱润滑系统的可靠性。 (4)实时油品品质在线检测传感器11的检测值异常达到某设定区间,意味着需要更换润滑油,提示及时更换润滑油。 上述所有异常导致的润滑系统报警,均导致润滑系统关闭和机床主轴禁止转动,直到控制器1监测到异常清除后系统自动恢复运行,并执行步骤1。

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