[發(fā)明專利]一種機(jī)床主軸用變頻器控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710022834.2
• 申請(qǐng)日: 2007-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN101087124A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亮;何寧;楊吟飛;趙威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P27/06
• 分類號(hào): H02P27/06;H02P23/04
• 代理公司: 南京蘇高專利事務(wù)所
• 代理人: 闕如生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)床主軸用變頻器控制方法及裝置，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)調(diào)速用的變頻器性能也日新月異，其調(diào)速范圍寬、精度高、響應(yīng)快，并且應(yīng)用范圍日益寬廣，并且也越來越專用化，在通用變頻器的基礎(chǔ)上發(fā)展出許多專用機(jī)型，如風(fēng)機(jī)空調(diào)專用型、注塑機(jī)專用型、電梯專用型等。這些專用變頻器均針對(duì)各自應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)做出了特殊設(shè)計(jì)。

機(jī)床主軸作為加工機(jī)床的核心部件，其運(yùn)轉(zhuǎn)密切關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率，甚至生產(chǎn)安全。機(jī)床主軸是機(jī)床上主要的運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)也是機(jī)床振動(dòng)的主要激振源。一方面，在加工過程往往需要特定的切削速度來保證工藝完成，但是如果該速度剛好落在機(jī)床共振頻率附近，并由此引發(fā)機(jī)床振動(dòng)，則加工無法進(jìn)行或者導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。另一方面，機(jī)床主軸箱內(nèi)部的振動(dòng)也不可忽略，機(jī)床的主軸箱雖然經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，但是變速齒輪在一定速度下運(yùn)行時(shí)相互間撞擊并產(chǎn)生耦合振動(dòng)也是很常見的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。以上問題反應(yīng)出機(jī)床主軸的一個(gè)特點(diǎn)：機(jī)床主軸在一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可能會(huì)帶來機(jī)床共振或者主軸箱內(nèi)耦合振動(dòng)。這一特點(diǎn)嚴(yán)重限制了機(jī)床的加工能力，影響生產(chǎn)。現(xiàn)有變頻器，在控制系統(tǒng)指定其輸出頻率和輸出電壓后都能很好保持系統(tǒng)指定值。正是現(xiàn)有變頻器的這一特點(diǎn)使得其在控制機(jī)床主軸電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生問題，正如前所述，穩(wěn)定且一定值得轉(zhuǎn)速會(huì)帶來意想不到的主軸振動(dòng)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述機(jī)床主軸振動(dòng)問題，提供一種操作方便、調(diào)制效果好，能夠滿足機(jī)床主軸抑制振動(dòng)要求的機(jī)床主軸用變頻器控制方法及裝置。

一種機(jī)床主軸用變頻器控制裝置，包括變頻器控制電路、逆變器、頻率信號(hào)調(diào)制器、速度信號(hào)等效器、速度信號(hào)補(bǔ)償器，其中變頻器控制電路的輸出連于頻率信號(hào)調(diào)制器的輸入，該頻率信號(hào)調(diào)制器的輸出既連于與電機(jī)相連的逆變器又連于速度信號(hào)等效器的輸入，該速度信號(hào)等效器的輸出連于與電機(jī)相連的速度信號(hào)補(bǔ)償器的輸入，該速度信號(hào)補(bǔ)償器的輸出連于變頻器的控制電路；其特征在于還包括調(diào)制規(guī)則設(shè)定器，該調(diào)制規(guī)則設(shè)定器分別連于上述頻率信號(hào)調(diào)制器和上述速度信號(hào)等效器。

所述的機(jī)床主軸用變頻器控制方法，其特征在于：利用調(diào)制規(guī)則設(shè)定器設(shè)定的調(diào)制規(guī)則分別輸送到頻率信號(hào)調(diào)制器和速度信號(hào)等效器；由頻率信號(hào)調(diào)制器對(duì)變頻器控制電路輸出的頻率控制信號(hào)按照調(diào)制規(guī)則進(jìn)行調(diào)制，被調(diào)制的頻率控制信號(hào)一方面輸出至逆變器，控制逆變器的輸出，使逆變器的輸出頻率隨著頻率控制信號(hào)的變化而變化，從而完成主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)制，實(shí)現(xiàn)避開機(jī)床共振頻率和主軸箱齒輪耦合振動(dòng)；另一方面，被調(diào)制的頻率控制信號(hào)輸出至速度信號(hào)等效器，由速度信號(hào)等效器根據(jù)頻率信號(hào)的變化值，以電機(jī)極數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速差系數(shù)為參數(shù)，計(jì)算頻率信號(hào)變化所產(chǎn)生的電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速變化值并輸出至速度信號(hào)補(bǔ)償器，由速度信號(hào)補(bǔ)償器利用該主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速變化值對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行反向補(bǔ)償，并輸出沒有經(jīng)過調(diào)制的轉(zhuǎn)速信號(hào)至變頻器控制電路；所述調(diào)制規(guī)則為偏置規(guī)則或正弦規(guī)則或偏置的正弦規(guī)則，其中：

D)所說的偏置規(guī)則為將頻率信號(hào)按照指定比例提高或降低；

E)所說的正弦規(guī)則為將頻率信號(hào)按照正弦變化的比例進(jìn)行調(diào)整，該正弦變化幅值和頻率可以指定；

F)所說的偏置的正弦規(guī)則為偏置規(guī)則和正弦規(guī)則的總和，即將頻率信號(hào)按照偏置規(guī)則調(diào)制后再進(jìn)行正弦規(guī)則調(diào)制。

另外，上述一種機(jī)床主軸用變頻器控制裝置中，所述的調(diào)制規(guī)則設(shè)定器內(nèi)部包括寄存器寫電路和與上位機(jī)的通信電路，偏置比例和正弦幅值比例以及電機(jī)極數(shù)和轉(zhuǎn)速差系數(shù)可以由上位機(jī)通過調(diào)制規(guī)則設(shè)定器設(shè)定。

另外，上述一種機(jī)床主軸用變頻器控制裝置中，所述的頻率信號(hào)調(diào)制器和速度信號(hào)等效器內(nèi)部的調(diào)制模塊可以為：

A偏置模塊，其特征在于將頻率信號(hào)按照指定比例提高或降低；

B正弦模塊，其特征在于將頻率信號(hào)按照指定幅值和頻率的正弦變化進(jìn)行調(diào)

整。

另外，上述頻率信號(hào)調(diào)制器和速度信號(hào)等效器內(nèi)部的調(diào)制模塊的工作狀態(tài)可以是偏置模塊單獨(dú)工作或者正弦模塊單獨(dú)工作，也可以是偏置模塊和正弦模塊同時(shí)工作。

本發(fā)明具有如下效果：1、由于對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行了調(diào)制，使得機(jī)床轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，可以避免機(jī)床主軸引發(fā)的機(jī)床共振；2、由于對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行了調(diào)制，機(jī)床主軸箱內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，使得齒輪的嚙合隨之不斷變化，避免了產(chǎn)生耦合振動(dòng)的產(chǎn)生；3、本發(fā)明方法和裝置具有速度信號(hào)補(bǔ)償，對(duì)原有控制電路沒有影響，且電路簡(jiǎn)單，成本低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種機(jī)床主軸用變頻器控制裝置的示意圖。