一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法，伺服抱闸电机使能状态下，伺服抱闸电机输出力矩对主轴进行承重，主轴箱不会因自身重量发生下坠；当伺服抱闸电机使能断开时，包括急停

【技术实现步骤摘要】
一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法


[0001]本专利技术属于机床
，特别涉及一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法
。

技术介绍

[0002]精密卧式加工中心为了满足高速高精的加工要求，需要机床有较高的动态响应性能和稳定性，对垂直重力轴的平衡和稳定及响应性能有较高要求，传统常见的机床重力轴的防下坠方案不能满足要求，主要缺陷表现在：
[0003]配重平衡：
[0004]配重平衡会增加机床的自身重量，对于高速高精的响应性能较差
,
钢丝绳和链条有断裂脱落的风险
。
[0005]压力平衡：
[0006]气压或液压式平衡系统，快速响应性能差，压力控制的准确性低
、
稳定性均有缺陷，气压平衡存在一定的安全隐患
。
[0007]大扭矩抱闸电机：
[0008]选用大扭矩伺服电动机是以增大伺服电动机扭矩为代价，伺服电机和驱动单元有过载过电流风险，抱闸易磨损，且滚珠丝杠等传动部件易磨损，单一使用在失电状况下，电机抱闸不足以承担运动部件的自重，重力轴下坠问题严重，只适用于自重较小的小型
、
轻型机床
。

技术实现思路

[0009]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法，具有稳定可靠
、
响应快的特点，能够达到解决精密卧式加工中心垂直重力轴下坠及微小下坠问题的目的
。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0011]一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置，包括伺服抱闸电机，伺服抱闸电机的电机轴与丝杠连接，电机轴与丝杠连接的中间设置丝杆抱闸，所述伺服抱闸电机的抱闸机构内置于电机内部，两种抱闸作用于传动结构的不同部位，所述丝杠下方安装有主轴箱，主轴箱沿沿丝杠上下运动
。
[0012]一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置的使用方法，包括以下步骤；
[0013]伺服抱闸电机使能状态
(
驱动就绪，抱闸电机输出力矩时
)
下，伺服抱闸电机输出力矩对主轴进行承重，主轴箱不会因自身重量发生下坠；
[0014]当伺服抱闸电机使能断开
(
抱闸电机不输出力矩时
)
时，包括急停
、
断电的状况出现时，伺服抱闸电机锁紧电机轴，丝杠抱闸对丝杠进行锁紧，伺服抱闸电机和丝杠抱闸对传动结构的不同部位锁紧后，防止主轴箱下坠
。
[0015]所述抱闸电机抱闸和丝杠抱闸的控制方法为：
[0016]抱闸控制为预先加使能及滞后断使能两种方式，通过在抱闸电机加使能和断使能过程中的抱闸顺序控制解决垂直重力轴在失电瞬间出现的微小下坠问题，抱闸电机的抱闸控制通过系统功能实现顺序控制，而丝杠抱闸则通过
PLC
程序进行控制；
[0017]1)
伺服电机的抱闸控制；
[0018]伺服电机的抱闸控制按数控系统自带功能设定为顺序控制方式，并在垂直重力轴的驱动参数中设定控制时间；
[0019]2)
外部丝杠抱闸由
PLC
控制：
[0020]外部丝杠抱闸的控制通过
PLC
程序对丝杠抱闸机构刹车片的打开和关闭进行逻辑顺序控制，得电打开，失电关闭，并将状态信号反馈回
PLC
进行监控；控制时序分为抱闸打开和关闭两部分处理
。
[0021]所述
1)
中，释放抱闸时间：
50
‑
300ms
，电机抱闸延迟该设定时间后打开，关闭抱闸时间：
50
‑
300ms
，电机抱闸提前于该设定时间前关闭
。
[0022]所述原理如下：
[0023]丝杠抱闸打开的控制时序：轴有移动指令
——
轴驱动使能
——
延时一定时间
——
打开丝杠抱闸
——
检测抱闸状态为开
——
轴可移动
。
[0024]丝杠抱闸关闭的控制时序：轴停止指令
——
抱闸关闭
——
延迟一定时间
——
关闭丝杠抱闸
——
检测抱闸状态为关闭
——
轴驱动使能断开
。
[0025]本专利技术的有益效果
。
[0026]本专利技术为了满足精密卧式加工中心的动态响应性能及高速高精控制要求，其垂直重力轴自重较轻，直线导轨
、
高速
、
高精度等特点均满足选用大扭矩抱闸电机平衡方式的要求，故垂直重力轴
Y
轴的传动结构摈弃了传统的配重平衡和压力平衡系统设计方案，直接采用大扭矩的抱闸伺服电机直接进行垂直重力轴
(
主轴的垂直向运动
)
驱动；同时，为了防范垂直重力轴失电状况下的下坠风险，增加外部丝杆抱闸对垂直重力轴
Y
轴进行双重抱闸控制；另外，为了解决在加工使用过程中，抱闸机构磨损后导致的抱闸性能下降和线路响应延迟而出现的微小下坠，从
PLC
控制上采用预先加使能及滞后断使能的优化电气控制方案；三重冗余控制设计解决了垂直重力轴下坠问题
。
此方案减轻了机床自身重量，解决了垂直重力轴的下坠问题，消除了配重机构易损坏及压力控制精确性差
、
响应慢等缺陷，提高了机床的精度等级
、
安全性和可靠性
。
附图说明
：
[0027]图1为本专利技术机械结构图
。
[0028]图2为伺服电机抱闸设置参数图
。
[0029]图3为伺服电机抱闸设置参数图
。
[0030]图4为本专利技术抱闸机构图
。
[0031]图5为本专利技术轴启动控制时序流程图
。
[0032]图6为本专利技术轴停止控制时序流程图
。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0034]如图1‑4所示：本专利技术公开了一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置及方法，具体描述如下：
[0035]1)
大扭矩抱闸电机：
[0036]选用合适的大扭矩抱闸电机，提高轴的响应性能和稳定性能，以满足机床的设计性能
。
本专利技术是基于西门子数控系统
840DSL<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置，其特征在于，包括伺服抱闸电机，伺服抱闸电机的电机轴与丝杠连接，电机轴与丝杠连接的中间设置丝杆抱闸，所述伺服抱闸电机的抱闸机构内置于电机内部，两种抱闸作用于传动结构的不同部位，所述丝杠下方安装有主轴箱，主轴箱沿沿丝杠上下运动
。2.
根据权利要求1所述的一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；伺服抱闸电机使能状态
(
驱动就绪，抱闸电机输出力矩时
)
下，伺服抱闸电机输出力矩对主轴进行承重，主轴箱不会因自身重量发生下坠；当伺服抱闸电机使能断开
(
抱闸电机不输出力矩时
)
时，包括急停
、
断电的状况出现时，伺服抱闸电机锁紧电机轴，丝杠抱闸对丝杠进行锁紧，伺服抱闸电机和丝杠抱闸对传动结构的不同部位锁紧后，防止主轴箱下坠
。3.
根据权利要求2所述的一种防止精密卧式加工中心垂直重力轴下坠装置的使用方法，其特征在于，所述抱闸电机抱闸和丝杠抱闸的控制方法为：抱闸控制为预先加使能及滞后断使能两种方式，通过在抱闸电机加使能和断使能过程中的抱闸顺序控制解决垂直重力轴在失电瞬间出现的微小下坠问题，抱闸电机的抱闸控制通过系统功能实现顺序控制，而丝杠抱闸则通过
PLC
程序进行控制；
1)
伺服电机的抱闸控制；伺服电机的抱闸控制按数控系统自带功能设定为顺序控制方式，并在垂直重力轴的驱动参数中设定控制时...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦姣，李民，李祥吉，文琛，宁文波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：