一种带储能系统的智能机床的制作方法

1.本发明涉及数控机床技术领域，尤其是涉及的是一种带储能系统的智能机床。


背景技术：

2.数控机床是数字控制机床，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
3.授权公告号：cn216757471u公开了一种具有削峰填谷储能系统的机床，其公开了将削峰填谷储能系统固定安装在放置腔260内，操作人员观察削峰填谷储能系统表面灰尘情况，若需要进行除尘处理，即驱动电动170转动，进而电机170驱动转杆210转动，底板110在偏心块710的作用下使削峰填谷储能装置产生震动，故使得察削峰填谷储能系统的表面上灰尘被震落，此时，风机机构在电机170的作用下，叶轮转动，使灰尘被吹动至滤网180内；通过上述步骤，即可实现对削峰填谷储能系统表面灰尘的除尘处理。其解决了削峰填谷储能系统表面有灰尘不方便直接清洗，直接清洗会导致仪器内部零件短路，甚至发生火灾。其实质利用风机机构将削峰填谷储能系统表面的灰尘进行吹除。
4.储能系统在通信系统的应用首先体现为备用电源，为关键设备提供应急供电，同时也可以利用峰谷电价差进行套利降低用电成本。而在制造业中，存在很多大型用电加工设备，如数控机床，正常运转的数控机床在断电后，容易造成精密加工件的精度丢失甚至造成零件的报废，同时还容易因电网不稳，造成数控机床运行偏差，造成巨大的经济损失。


技术实现要素：

5.本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。
6.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种带储能系统的智能机床。
7.为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种带储能系统的智能机床，包括数控机床、储能系统、管理系统，数控机床配置有机联网的数控系统，储能系统包括ac/dc逆变器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器和电网，电网与ac/dc逆变器的输入端电连接，第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器分别与ac/dc逆变器的输出端电连接，管理系统与储能系统电连接。
8.本发明设置储能系统，并通过储能系统为高精度的加工设备提供应紧供电，保证机床在精密加工过程中不停机，保证加工零件的持续加工，不因电网不稳及突然的断电造成精密加工件的精度丢失甚至造成零件的报废，造成巨大的经济损失。
9.在一些实施方式中，储能系统包括离网模式、单向并网模式、双向并网模式。
10.在一些实施方式中，离网模式下，光伏功率超过负荷时，储能充电，光伏功率小于
负荷时，光伏及储能共同为负荷供电。
11.在一些实施方式中，单向并网模式下，电网功率为输入，协同光伏及储能为负荷供电，储能运行于充电或放电状态。
12.在一些实施方式中，双向并网模式下，电网、光伏及储能共同为负荷供电，储能运行于充电或放电状态，当光伏功率超过负荷及储能充电功率时，向电网反向馈电，由储能放电馈入电网。
13.在一些实施方式中，储能系统的控制方法：离网模式下，第二dc/dc变换器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），ac/dc逆变器控制交流输出电压为负荷提供稳定交流电压。
14.单向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），第二dc/dc变换器控制储能充放电功率，主控板需监测负荷功率、控制储能充放电功率防止交流侧功率反送。
15.双向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），第二dc/dc变换器控制储能充放电功率。
16.在一些实施方式中，管理系统对温度传感器在数控机床采集的温升与热位移数据进行监测，得到机床整体的模态数据及在线检测的数据；经由控制器传输到管理系统的数据库计算反馈分析，建立数学模型进行运算，最后传输给控制器修正偏移；管理系统对储能实时数据的实时管理，根据机床的实时能耗进行电源调配。
17.在一些实施方式中，数控系统包含智慧在线检测技术、红外无线探头技术，智慧在线检测技术结合ccd 3d图形成像技术。
18.在一些实施方式中，数控机床上设置有传感器阵列，传感器阵列包括测量机床主轴、导轨及丝杠的振动传感器、电流传感器、温度传感器、电涡流位移计和声发射传感器，测量伺服电机系统的速度传感器、电流传感器和电压传感器，测量液压系统和冷却系统的压力传感器、流量传感器和温度传感器。
19.在一些实施方式中，数控机床在轴承、机身、工作台、机头、底座安装有温度传感器、电涡流位移计。
20.通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过储能系统结构的配合，实现三种模式，保证数控机床的正常运行。三种工作模式分别为：离网模式、单向并网模式、双向并网模式，离网模式下，光伏功率超过负荷时，储能充电，光伏功率小于负荷时，光伏及储能共同为负荷供电；单向并网模式下，电网功率为输入，协同光伏及储能为负荷供电，储能运行于充电或放电状态；双向并网模式下，电网、光伏及储能共同为负荷供电，储能可以运行于充电或放电状态。当光伏功率超过负荷及储能充电功率时，向电网反向馈电，可以由储能放电馈入电网。
21.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
22.无疑的，本发明的此类目的与其他目的在下文以多种附图与绘图来描述的较佳实施例细节说明后将变为更加显见。
23.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一个或数个较佳实施例，并配合所示附图，作详细说明如下。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
25.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，并且附图是示意性的，并不一定按照实际的比例绘制。
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个或数个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此类附图获得其他的附图。
27.图1为本发明中储能系统与智能机床配合的示意图；图2为本发明中带储能系统的智能机床的技术原理图；图3为本发明带储能系统的智能机床的功率电路架构图。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
29.另外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过渡结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
32.参照图1-图3，图1为本发明中储能系统与智能机床配合的示意图，图2为本发明中带储能系统的智能机床的技术原理图，图3为本发明带储能系统的智能机床的功率电路架构图。
33.根据本发明的一些实施方式，本发明提供了一种带储能系统的智能机床，包括数
控机床、储能系统、管理系统，数控机床配置有机联网的数控系统，储能系统包括ac/dc逆变器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器和电网，电网与ac/dc逆变器的输入端电连接，第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器分别与ac/dc逆变器的输出端电连接，管理系统与储能系统电连接。数控机床配置有机联网的数控系统，具体是数控机床内配置、含有联网的数控系统，联网，具体指物联网，即数控机床智能化。
34.本发明设置储能系统，并通过储能系统为高精度的加工设备提供应紧供电，保证机床在精密加工过程中不停机，保证加工零件的持续加工，不因电网不稳及突然的断电造成精密加工件的精度丢失甚至造成零件的报废，造成巨大的经济损失。
35.管理系统实时采集现场加工与声发射传感器数据及加工中工艺载荷信息，同时结合系统内部数据库参数,做工艺优化；实时监控机床加工过程的能量值与机床数据，对刀具的当前状态及机床的健康管理，利用积累大量的刀具整个周期的数据，得到合理的刀具状态监控，通过趋势数据判断刀具寿命；并同时对机床进行机床报警、机床锁定以及控制机床停止加工。
36.管理系统对温度传感器在数控机床采集的温升与热位移数据得到机床整体的模态数据及在线检测的数据；经由控制器传输到管理系统的数据库计算反馈分析，建立数学模型进行运算，最后传输给控制器修正偏移；管理系统对储能实时数据的实时管理，根据机床的实时能耗进行电源调配。
37.智能机床配置有机联网的数控系统：可把离散的设备进行联网大数据管理；智慧在线检测技术结合ccd 3d图形成像技术、红外无线探头技术为智能机床提供了全自动、高效率的检测手段。
38.数控机床安装的声发射传感器将机床表面振动声波转变成电量，电量包括了被测声发射信号的频率范围和幅度范围；通过采集的数据得到刀具加工时的受力情况及震幅频率情况。
39.数控机床在轴承、机身、工作台、机头、底座安装有温度传感器，可以对机床主轴的热延伸、导螺杆的热膨胀、机床产生热弯曲进行实时温度采集；通过电涡流位移计、温度传感器采集模组对机床的温升与位移的数据提取，得到机床整体的热模态数据。
40.在线检测结合图形成像技术、红外无线探头技术，为数控设备提供了全自动、高效率的智能检测数据；加工信息通过不同的工艺数据和载荷情况最后提供大量采集数据。
41.根据本发明的一些实施方式，可选的，数控机床上设置有传感器阵列，传感器阵列包括测量机床主轴、导轨及丝杠的振动传感器、电流传感器、温度传感器、电涡流位移计和声发射传感器，测量伺服电机系统的速度传感器、电流传感器和电压传感器，测量液压系统和冷却系统的压力传感器、流量传感器和温度传感器。
42.声发射传感器一般由壳体、保护膜、压电元件、阻尼块、连接导线及高频插座组成。压电元件通常采用锆钛酸铅、钛酸钡和铌酸锂等。根据不同的检测目的和环境采用不同结构和性能的声发射传感器。其中，谐振式高灵敏度声发射传感器是声发射检测中使用最多的一种。单端谐振式声发射传感器的结构简单，将压电元件的负电极面用导电胶粘贴在底座上；另一面焊出一根很细的引线与高频插座的芯线连接，外壳接地。
43.根据本发明的一些实施方式，可选的，数控机床在轴承、机身、工作台、机头、底座安装有温度传感器、电涡流位移计。电涡流位移计在采集构建模型时使用，带储能系统的智
能机床正常运行时，电涡流位移计并不参与。
44.电涡流位移计即电涡流测位移传感器，电涡流测位移传感器具有高线性度、高分辨力地测量金属导体距探头表面距离的能力。它是一种非接触测量工具，能够准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化量。金属导体在变化的电磁场中发生振动、位移或在磁场中作切割电磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流的现象为电涡流效应。利用该电涡流效应制成的高精度传感器称为电涡流测位移传感器。
45.根据本发明的一些实施方式，可选的，储能系统包括离网模式、单向并网模式、双向并网模式。
46.根据本发明的一些实施方式，可选的，离网模式下，光伏功率超过负荷时，储能充电，光伏功率小于负荷时，光伏及储能共同为负荷供电。
47.根据本发明的一些实施方式，可选的，单向并网模式下，电网功率为输入，协同光伏及储能为负荷供电，储能运行于充电或放电状态。
48.根据本发明的一些实施方式，可选的，双向并网模式下，电网、光伏及储能共同为负荷供电，储能运行于充电或放电状态，当光伏功率超过负荷及储能充电功率时，向电网反向馈电，由储能放电馈入电网。
49.根据本发明的一些实施方式，可选的，储能系统的控制方法：离网模式下，第二dc/dc变换器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），ac/dc逆变器控制交流输出电压为负荷提供稳定交流电压。
50.单向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），第二dc/dc变换器控制储能充放电功率，主控板需监测负荷功率、控制储能充放电功率防止交流侧功率反送。
51.双向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪（mppt），第二dc/dc变换器控制储能充放电功率。
52.根据本发明的一些实施方式，可选的，管理系统对温度传感器在数控机床采集的温升与热位移数据进行监测，得到机床整体的模态数据及在线检测的数据；经由控制器传输到管理系统的数据库计算反馈分析，建立数学模型进行运算，最后传输给控制器修正偏移；管理系统对储能实时数据的实时管理，根据机床的实时能耗进行电源调配。
53.根据本发明的一些实施方式，可选的，数控系统包含智慧在线检测技术、红外无线探头技术，智慧在线检测技术结合ccd 3d图形成像技术。
54.本发明的功率电路架构：如图3所示，为ac/dc逆变器、第一dc/dc变换器（光伏）、第二dc/dc变换器（储能）。
55.应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的此类特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
56.说明书中提到的“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
57.此外，所描述的特征或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例
中。在上面的描述中，提供一些具体的细节，例如厚度、数量等，以提供对本发明的实施例的全面理解。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现或者也可采用其他方法、组件、材料等实现。

技术特征：
1.一种带储能系统的智能机床，其特征在于，包括数控机床；数控系统，所述数控机床配置有机联网的数控系统；储能系统，所述储能系统包括ac/dc逆变器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器和电网，所述电网与ac/dc逆变器的输入端电连接，所述第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器分别与ac/dc逆变器的输出端电连接；管理系统，所述管理系统与储能系统电连接；所述储能系统包括离网模式、单向并网模式、双向并网模式，所述离网模式下，光伏功率超过负荷时，储能充电，光伏功率小于负荷时，光伏及储能共同为负荷供电，所述单向并网模式下，电网功率为输入，协同光伏及储能为负荷供电，储能运行于充电或放电状态，所述双向并网模式下，电网、光伏及储能共同为负荷供电，储能运行于充电或放电状态，当光伏功率超过负荷及储能充电功率时，向电网反向馈电，由储能放电馈入电网。2.根据权利要求1所述的带储能系统的智能机床，其特征在于，所述储能系统的控制方法：离网模式下，第二dc/dc变换器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪，ac/dc逆变器控制交流输出电压为负荷提供稳定交流电压；单向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪，第二dc/dc变换器控制储能充放电功率，主控板需监测负荷功率、控制储能充放电功率防止交流侧功率反送；双向并网模式下，ac/dc逆变器控制直流母线电压，第一dc/dc变换器控制光伏最大功率跟踪，第二dc/dc变换器控制储能充放电功率。3.根据权利要求2所述的带储能系统的智能机床，其特征在于，所述管理系统对温度传感器在数控机床采集的温升与热位移数据进行监测，得到机床整体的模态数据及在线检测的数据；经由控制器传输到管理系统的数据库计算反馈分析，建立数学模型进行运算，最后传输给控制器修正偏移；管理系统对储能实时数据的实时管理，根据机床的实时能耗进行电源调配。4.根据权利要求1所述的带储能系统的智能机床，其特征在于，所述数控系统包含智慧在线检测技术、红外无线探头技术，所述智慧在线检测技术结合ccd 3d图形成像技术。

技术总结
本发明涉及数控机床技术领域，尤其是涉及的是一种带储能系统的智能机床。其包括数控机床、储能系统、管理系统，数控机床配置有机联网的数控系统，储能系统包括AC/DC逆变器、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器和电网，电网与AC/DC逆变器的输入端连接。通过储能系统结构的配合，实现三种模式，保证数控机床的正常运行。三种工作模式分别为：离网模式、单向并网模式、双向并网模式，离网模式下，光伏功率超过负荷时，储能充电，光伏功率小于负荷时，光伏及储能共同为负荷供电；单向并网模式下，电网功率为输入，协同光伏及储能为负荷供电，储能运行于充电或放电状态；双向并网模式下，电网、光伏及储能共同为负荷供电，储能可以运行于充电或放电状态。放电状态。放电状态。


技术研发人员：陈天宝 罗祯明 邱春光 王题春 解腾
受保护的技术使用者：嘉泰数控科技股份公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/1