CN103341780B - 一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用，包括外部气源、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、储气罐、调压阀、定压减压阀、平衡缸、机床主轴箱，外部气源通过管路分别与电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、储气罐连接，电磁阀Ⅰ分别与电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ连接，电磁阀Ⅱ与气缸Ⅰ连接，储气罐和外部气源之间布置单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ，单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ之间的管路与气缸Ⅱ连接，气缸Ⅰ和气缸Ⅱ之间布置活塞杆，活塞杆中部布置拨片，所述拨片的两侧靠近气缸Ⅱ和气缸Ⅰ的位置分别布置有拨片触点A¹和拨片触点B¹。本发明通过气动自增压机构将外部气源进行自增压，实现平衡功能，无需外部电气控制，自行完成增压过程。

Description

一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用

技术领域

本发明涉及气动自增压平衡装置的设计及应用技术领域，特别涉及一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用。

背景技术

自增压平衡机构是通过合理布局，可以在不借助外力的情况下，对输入气源进行自增压，将输出气压增压到一个设计数值，同时具有实时保压功能的平衡机构，其中对各部分的合理布局非常重要。而加工中心主轴箱的平衡方式有很多种，比如伺服电机放大平衡、重锤平衡、油压配重平衡等，其中各种平衡方式都有自身的优缺点，伺服电机放大平衡螺杆和螺母加大，运行速度较快，但温升快且高，耗电量大，维护成本高；重锤平衡成本低，但速度慢且不稳定；油压配重平衡速度中等，反应不够敏捷且精度不高。主轴箱平衡的好坏对机床性能有重要影响，而现有的平衡方式对机床整体而言都无法到达最优状态，使机床性能得不到最大发挥，影响加工效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用，通过将气动自增压平衡机构与立式加工中心上Z轴平衡机构的完美结合，保留了传统平衡方式的优点，摒弃了传统平衡方式的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种自增压平衡机构，包括外部气源、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、储气罐，所述外部气源通过管路分别与电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、储气罐连接，所述电磁阀Ⅰ分别与电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ连接，所述电磁阀Ⅱ与气缸Ⅰ连接，所述储气罐和外部气源之间布置单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ，所述单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ之间的管路与气缸Ⅱ连接，所述气缸Ⅱ和气缸Ⅰ之间布置活塞杆，所述活塞杆中部布置拨片，所述拨片的两侧靠近气缸Ⅱ和气缸Ⅰ的位置分别布置有拨片触点A¹和拨片触点B¹。

所述储气罐通过管路与平衡缸连接，所述平衡缸和储气罐之间布置调压阀和定压减压阀，平衡缸的活塞杆与机床主轴箱连接。

所述活塞杆位于气缸Ⅰ内的端面面积是位于气缸Ⅱ内的端面面积的2倍。

所述电磁阀Ⅰ布置感应拨片触点A¹的同步触点A，所述电磁阀Ⅲ布置感应拨片触点B¹的同步触点B。

本发明还提供一种将上述的一种自增压平衡机构应用于加工中心的使用方法，包括以下步骤：

1)外部气源将0.8Mpa的压缩空气分别输入至气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、储气罐，其中压缩空气经电磁阀Ⅱ进入气缸Ⅰ，经单向阀Ⅰ进入气缸Ⅱ，经单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ进入储气罐，直至气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、储气罐内的压缩空气达到0.8Mpa；

2)气缸Ⅰ内的压缩空气推动活塞杆向左移动压缩气缸Ⅱ，气缸Ⅱ内的压缩空气沿管路经单向阀Ⅱ挤入至储气罐，储气罐内压强同步增大；

3)拨片触碰拨片触点A¹，同时同步触点A驱动电磁阀Ⅰ换向，压缩空气经电磁阀Ⅰ导入至电磁阀Ⅰ与电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ之间管路，且管路内压缩空气驱动电磁阀Ⅱ换向，气缸Ⅰ泄压，压强变为0Mpa；

4)气缸Ⅱ的压缩空气推动活塞杆离开拨片触点A¹向右移动压缩气缸Ⅰ，同时电磁阀Ⅰ回复原位，活塞杆移动过程中单向阀Ⅱ处关闭状态，压缩气体经单向阀Ⅰ进入气缸Ⅱ；

5)拨片触碰拨片触点B¹，同时同步触点B驱动电磁阀Ⅲ换向，电磁阀Ⅰ与电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ之间管路内的压缩空气经电磁阀Ⅲ释放至大气中，电磁阀Ⅱ回复原位，压缩空气经电磁阀Ⅱ重新进入气缸Ⅰ，进入下一个压缩循环；

6)储气罐内的压缩气体经管路Ⅶ输送至平衡缸下部，并由调压阀和定压减压阀进行调压，平衡缸产生抵消机床主轴箱重力的向上支撑力。

有益效果

本发明涉及一种自增压平衡机构及在加工中心上的应用，过气动自增压机构将外部气源进行自增压，实现平衡功能，无需外部电气控制，自行完成增压过程，通过将气动自增压平衡机构与立式加工中心上Z轴平衡机构的完美结合，保留了传统平衡方式的优点，摒弃了传统平衡方式的缺点，抵消了机床主轴箱重力，提高了电机的利用率，结构相对简单，低成本，免维护，是未来平衡方式的发展方向。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明在机床上的装配示意图；

图3是采用伺服电机放大平衡方式的机床装配示意图；

图4是采用配重平衡方式的机床装配示意图；

图5是采用油压配重平衡方式的机床装配示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-5所示，本发明涉及一种自增压平衡机构，包括外部气源1、电磁阀Ⅰ2、电磁阀Ⅱ3、电磁阀Ⅲ4、气缸Ⅰ5、气缸Ⅱ6、单向阀Ⅰ9、单向阀Ⅱ10、储气罐11，所述外部气源1通过管路分别与电磁阀Ⅰ2、电磁阀Ⅱ3、储气罐11连接，所述电磁阀Ⅰ2分别与电磁阀Ⅱ3和电磁阀Ⅲ4连接，所述电磁阀Ⅱ3与气缸Ⅰ5连接，所述储气罐11和外部气源1之间布置单向阀Ⅰ9和单向阀Ⅱ10，所述单向阀Ⅰ9和单向阀Ⅱ10之间的管路与气缸Ⅱ6连接，所述气缸Ⅱ6和气缸Ⅰ5之间布置活塞杆7，所述活塞杆7中部布置拨片8，所述拨片8的两侧靠近气缸Ⅱ6和气缸Ⅰ5的位置分别布置有拨片触点A¹23和拨片触点B¹(24)，所述储气罐11通过管路与平衡缸14连接，所述平衡缸14和储气罐11之间布置调压阀12和定压减压阀13，平衡缸14的活塞杆与机床主轴箱15连接，所述活塞杆7位于气缸Ⅰ5内的端面面积是位于气缸Ⅱ6内的端面面积的2倍，所述电磁阀Ⅰ2布置感应拨片触点A¹23的同步触点A25，所述电磁阀Ⅲ4布置感应拨片触点B¹24的同步触点B26。

一种将所述的一种自增压平衡机构应用于加工中心的使用方法，包括以下步骤：

1)外部气源1将0.8Mpa的压缩空气分别输入至气缸Ⅰ5、气缸Ⅱ6、储气罐11，其中压缩空气经电磁阀Ⅱ3进入气缸Ⅰ5，经单向阀Ⅰ9进入气缸Ⅱ6，经单向阀Ⅰ9和单向阀Ⅱ10进入储气罐11，直至气缸Ⅰ5、气缸Ⅱ6、储气罐11内的压缩空气达到0.8Mpa；

2)气缸Ⅰ5内的压缩空气推动活塞杆7向左移动压缩气缸Ⅱ6，气缸Ⅱ6内的压缩空气沿管路经单向阀Ⅱ10挤入至储气罐11，储气罐11内压强同步增大；

3)拨片8触碰拨片触点A¹23，同时同步触点A25驱动电磁阀Ⅰ2换向，压缩空气经电磁阀Ⅰ2导入至电磁阀Ⅰ2与电磁阀Ⅱ3和电磁阀Ⅲ4之间管路，且管路内压缩空气驱动电磁阀Ⅱ3换向，气缸Ⅰ5泄压，压强变为0Mpa；

4)气缸Ⅱ6的压缩空气推动活塞杆7离开拨片触点A¹23向右移动压缩气缸Ⅰ5，同时电磁阀Ⅰ2回复原位，活塞杆7移动过程中单向阀Ⅱ10处关闭状态，压缩气体经单向阀Ⅰ9进入气缸Ⅱ6；

5)拨片8触碰拨片触点B¹24，同时同步触点B26驱动电磁阀Ⅲ4换向，电磁阀Ⅰ2与电磁阀Ⅱ3和电磁阀Ⅲ4之间管路内的压缩空气经电磁阀Ⅲ4释放至大气中，电磁阀Ⅱ3回复原位，压缩空气经电磁阀Ⅱ3重新进入气缸Ⅰ5，进入下一个压缩循环；

6)储气罐11内的压缩气体经管路Ⅶ22输送至平衡缸14下部，并由调压阀12和定压减压阀13进行调压，平衡缸14产生抵消机床主轴箱15重力的向上支撑力。

实施例1

储气罐11内的压缩气体经调压阀12和定压减压阀13调压后，进入平衡缸14下部，平衡缸14产生向上的支撑力，抵消机床主轴箱15的重力，机床主轴箱15上下运动过程中，电机的驱动力完全作用于移动过程中的摩擦力及加工负载，无需用于机床主轴箱15重力的抵消，提高了电机的实际利用率，机床采用气动自增压平衡方式同其他平衡方式的对比见表1：

表1

Claims (5)

1.一种自增压平衡机构，包括外部气源(1)、电磁阀Ⅰ(2)、电磁阀Ⅱ(3)、电磁阀Ⅲ(4)、气缸Ⅰ(5)、气缸Ⅱ(6)、单向阀Ⅰ(9)、单向阀Ⅱ(10)、储气罐(11)，其特征在于，所述外部气源(1)通过管路分别与电磁阀Ⅰ(2)、电磁阀Ⅱ(3)、储气罐(11)连接，所述电磁阀Ⅰ(2)分别与电磁阀Ⅱ(3)和电磁阀Ⅲ(4)连接，所述电磁阀Ⅱ(3)与气缸Ⅰ(5)连接，所述储气罐(11)和外部气源(1)之间布置单向阀Ⅰ(9)和单向阀Ⅱ(10)，所述单向阀Ⅰ(9)和单向阀Ⅱ(10)之间的管路与气缸Ⅱ(6)连接，所述气缸Ⅱ(6)和气缸Ⅰ(5)之间布置活塞杆(7)，所述活塞杆(7)中部布置拨片(8)，所述拨片(8)的两侧靠近气缸Ⅱ(6)和气缸Ⅰ(5)的位置分别布置有拨片触点A¹(23)和拨片触点B¹(24)。

2.根据权利要求1所述的一种自增压平衡机构，其特征在于，所述储气罐(11)通过管路与平衡缸(14)连接，所述平衡缸(14)和储气罐(11)之间布置调压阀(12)和定压减压阀(13)，平衡缸(14)的活塞杆与机床主轴箱(15)连接。

3.根据权利要求1所述的一种自增压平衡机构，其特征在于，所述活塞杆(7)位于气缸Ⅰ(5)内的端面面积是位于气缸Ⅱ(6)内的端面面积的2倍。

4.根据权利要求1所述的一种自增压平衡机构，其特征在于，所述电磁阀Ⅰ(2)布置感应拨片触点A¹(23)的同步触点A(25)，所述电磁阀Ⅲ(4)布置感应拨片触点B¹(24)的同步触点B(26)。

5.一种将权利要求1所述的一种自增压平衡机构应用于加工中心的使用方法，包括以下步骤：

1)外部气源(1)将0.8Mpa的压缩空气分别输入至气缸Ⅰ(5)、气缸Ⅱ(6)、储气罐(11)，其中压缩空气经电磁阀Ⅱ(3)进入气缸Ⅰ(5)，经单向阀Ⅰ(9)进入气缸Ⅱ(6)，经单向阀Ⅰ(9)和单向阀Ⅱ(10)进入储气罐(11)，直至气缸Ⅰ(5)、气缸Ⅱ(6)、储气罐(11)内的压缩空气达到0.8Mpa；

2)气缸Ⅰ(5)内的压缩空气推动活塞杆(7)向左移动压缩气缸Ⅱ(6)，气缸Ⅱ(6)内的压缩空气沿管路经单向阀Ⅱ(10)挤入至储气罐(11)，储气罐(11)内压强同步增大；

3)拨片(8)触碰拨片触点A¹(23)，同时同步触点A(25)驱动电磁阀Ⅰ(2)换向，压缩空气经电磁阀Ⅰ(2)导入至电磁阀Ⅰ(2)与电磁阀Ⅱ(3)和电磁阀Ⅲ(4)之间管路，且管路内压缩空气驱动电磁阀Ⅱ(3)换向，气缸Ⅰ(5)泄压，压强变为0Mpa；

4)气缸Ⅱ(6)的压缩空气推动活塞杆(7)离开拨片触点A¹(23)向右移动压缩气缸Ⅰ(5)，同时电磁阀Ⅰ(2)回复原位，活塞杆(7)移动过程中单向阀Ⅱ(10)处关闭状态，压缩气体经单向阀Ⅰ(9)进入气缸Ⅱ(6)；

5)拨片(8)触碰拨片触点B¹(24)，同时同步触点B(26)驱动电磁阀Ⅲ(4)换向，电磁阀Ⅰ(2)与电磁阀Ⅱ(3)和电磁阀Ⅲ(4)之间管路内的压缩空气经电磁阀Ⅲ(4)释放至大气中，电磁阀Ⅱ(3)回复原位，压缩空气经电磁阀Ⅱ(3)重新进入气缸Ⅰ(5)，进入下一个压缩循环；

6)储气罐(11)内的压缩气体经管路Ⅶ(22)输送至平衡缸(14)下部，并由调压阀(12)和定压减压阀(13)进行调压，平衡缸(14)产生抵消机床主轴箱(15)重力的向上支撑力。