CN104385044B - 用于龙门机床的力平衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于龙门机床的力平衡系统，其包括：压力源，提供液压油；调压阀，连接压力源，具有进口和出口，通过进口接收压力源提供的液压油、对所接收的液压油进行压力调整、以及通过出口输出压力调整后的液压油；供液支路；回液支路；CPU。各供液支路包括：开关阀；单向阀；供液支路用截止阀；气缸；蓄能器，具有出入口，出入口连通于管道，蓄能器内收容有液氮；压力开关，位于蓄能器的下游侧，连通于管道，以采集管道内的液压油的压力；以及压力表。各回液支路包括回液支路用截止阀以及回液储存腔。CPU通信连接各供液支路的压力开关。由此，能有效平衡外部负载重力。蓄能器内收容有液氮，在断电或漏油的情况时，可以及时补充所需的压力。

Description

用于龙门机床的力平衡系统
技术领域
本发明涉及一种机械加工领域的力平衡系统，尤其涉及一种用于龙门机床的力平衡系统。
背景技术
基于控制的需求，龙门机床的移动横梁、垂直滑枕等部件需要事先进行重力平衡。目前重力平衡的手段一般采用安装配重块或者注液压油方式。对于大型龙门机床需要采用较大质量的配重块，难以安装，很难实施。采用注入液压油的方式可以有效减少空间尺寸，且安装方便。然而，如果采用实时控制注油方式，压缩机一直工作会导致能量的极大浪费。而如果采用一次性注油方式，如果系统出现漏油时，配重质量将严重失衡，尤其对于双驱动装置的对称布置结构，一个配重失衡将导致龙门机床严重的机械损伤。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于龙门机床的力平衡系统，其能有效平衡外部负载重力。
本发明的另一目的在于提供一种用于龙门机床的力平衡系统，其能在断电或漏油的情况时，及时补充所需的压力。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于龙门机床的力平衡系统，其包括：压力源，提供液压油；调压阀，连接压力源，具有进口和出口，通过进口接收压力源提供的液压油、对所接收的液压油进行压力调整、以及通过出口输出压力调整后的液压油；供液支路，数量上与龙门机床待需要平衡重力的部件的数量对应；回液支路，数量上与供液支路的数量对应；以及CPU。各供液支路包括：开关阀，具有输入端和输出端，开关阀的输入端连通于调压阀的出口，开关阀控制输入端和输出端的连通和不连通；单向阀，位于开关阀的下游侧且连通于开关阀的输出端，单向阀使来自开关阀的输出端的液压油仅能向单向阀的下游侧方向通过单向阀；供液支路用截止阀，一侧与单向阀的下游侧通过一管道连通；气缸，连通于供液支路用截止阀的另一侧；蓄能器，具有出入口，出入口连通于管道，蓄能器内收容有液氮；压力开关，位于蓄能器的下游侧，连通于管道，以采集管道内的液压油的压力；以及压力表，位于压力开关的下游侧，连通于管道，以显示管道内的液压油的压力。各回液支路包括：回液支路用截止阀，一侧连通于管道；以及回液储存腔，连通于所有回液支路的回液支路用截止阀的另一侧。CPU通信连接各供液支路的压力开关。其中：当所述用于龙门机床的力平衡系统工作开始时，各供液支路的开关阀以及供液支路用截止阀打开而对应的回液支路的回液支路用截止阀关闭，开关阀接收调压阀的出口输出的液压油并使开关阀所接收的液压油流经开关阀后向开关阀的下游侧输出，开关阀输出的液压油流经单向阀，单向阀流出的液压油通过蓄能器的出入口输入到蓄能器内以使蓄能器内的液氮对输入到蓄能器内的液压油产生气体压力以及流向连通的压力开关、压力表、供液支路用截止阀、以及气缸，气缸接收通过供液支路用截止阀的液压油，以通过所接收到气缸内的液压油的压力来对所述龙门机床待需要平衡重力的对应部件进行外部负载重力平衡；当各供液支路的压力开关检测到蓄能器的出入口处的液压油的压力达到设定值时，压力开关通信通知CPU，CPU接收到来自该供液支路的压力开关的通信后，将关闭该供液支路的开关阀、停止压力源，但该供液支路的供液支路用截止阀保持打开状态且对应的回液支路的回液支路用截止阀保持关闭状态；当各供液支路的液压油缷载时，该供液支路的开关阀处于关闭状态，该供液支路的供液支路用截止阀打开，该供液支路对应的回液支路的回液支路用截止阀打开，从而该供液支路的蓄能器和气缸中液压油经由该回液支路回收到回液储存腔中。
本发明的有益效果如下：
本发明的用于龙门机床的力平衡系统能有效平衡外部负载重力。蓄能器内收容有液氮，在断电或漏油的情况时，可以及时补充所需的压力。
附图说明
图1为根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的总体结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1压力源P管道
2调压阀34气缸
21进口35蓄能器
22出口351出入口
3供液支路36压力开关
31开关阀37压力表
311输入端4回液支路
312输出端41回液支路用截止阀
32单向阀5回液储存腔
33供液支路用截止阀
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统。
参照图1，根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统包括：压力源1，提供液压油；调压阀2，连接压力源1，具有进口21和出口22，通过进口21接收压力源1提供的液压油、对所接收的液压油进行压力调整、以及通过出口22输出压力调整后的液压油；供液支路3，数量上与龙门机床待需要平衡重力的部件的数量对应；回液支路4，数量上与供液支路3的数量对应；回液储存腔5；以及CPU。
其中，各供液支路3包括：开关阀31，具有输入端311和输出端312，开关阀31的输入端311连通于调压阀2的出口22，开关阀31控制输入端311和输出端312的连通和不连通；单向阀32，位于开关阀31的下游侧且连通于开关阀31的输出端312，单向阀32使来自开关阀31的输出端312的液压油仅能向单向阀32的下游侧方向通过单向阀32；供液支路用截止阀33，一侧与单向阀32的下游侧通过一管道P连通；气缸34，连通于供液支路用截止阀33的另一侧；蓄能器35，具有出入口351，出入口351连通于管道P，蓄能器35内收容有液氮；压力开关36，位于蓄能器35的下游侧，连通于管道P，以采集管道P内的液压油的压力；以及压力表37，位于压力开关36的下游侧，连通于管道P，以显示管道P内的液压油的压力。
其中，各回液支路4包括：回液支路用截止阀41，一侧连通于管道P；以及回液储存腔5，连通于所有回液支路4的回液支路用截止阀41的另一侧。CPU通信连接各供液支路3的压力开关36。
其中：
当所述用于龙门机床的力平衡系统工作开始时，各供液支路3的开关阀31以及供液支路用截止阀33打开而对应的回液支路4的回液支路用截止阀41关闭，开关阀31接收调压阀2的出口22输出的液压油并使开关阀31所接收的液压油流经开关阀31后向开关阀31的下游侧输出，开关阀31输出的液压油流经单向阀32，单向阀32流出的液压油通过蓄能器35的出入口351输入到蓄能器35内以使蓄能器35内的液氮对输入到蓄能器35内的液压油产生气体压力以及流向连通的压力开关36、压力表37、供液支路用截止阀33、以及气缸34，气缸34接收通过供液支路用截止阀33的液压油，以通过所接收到气缸34内的液压油的压力来对所述龙门机床待需要平衡重力的对应部件进行外部负载重力平衡；
当各供液支路3的压力开关36检测到蓄能器35的出入口351处的液压油的压力达到设定值时，压力开关36通信通知CPU，CPU接收到来自该供液支路3的压力开关36的通信后，将关闭该供液支路3的开关阀31、停止压力源1，但该供液支路3的供液支路用截止阀33保持打开状态且对应的回液支路4用的回液支路用截止阀41保持关闭状态；
当各供液支路3的液压油缷载时，该供液支路3的开关阀31处于关闭状态，该供液支路3的供液支路用截止阀33打开，该供液支路3对应的回液支路4的回液支路用截止阀41打开，从而该供液支路3的蓄能器35和气缸34中液压油经由该回液支路4回收到回液储存腔5中。
本发明的用于龙门机床的力平衡系统能有效平衡外部负载重力。平衡外部负载重力时属于主动平衡，正如前面的控制阀路所描述的蓄能器35内收容有液氮，在断电或漏油的情况时，可以及时补充所需的压力。在蓄能器35内，PV＝常数，当漏液情况发生时，气化液氮，V(体积)相应增加，此时液氮的P(压力)相应减少，会有部分液氮挥发相应地增加了P，从而及时补充所需的压力。
在根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的一实施例中，供液支路3与回液支路4为各至少一条。图1示出的供液支路3与回液支路4为两条，但实际中不限于此，可根据需要改变。
在调压阀2的一实施例中，调压阀2可为手动正压调压阀、电控正压调压阀、电控比例阀中的一种。
在开关阀31的一实施例中，开关阀31可为气控两位两通阀、气控两位三通阀、电控两位两通阀、电控两位三通阀、手动开关阀中的一种。
在供液支路用截止阀33的一实施例中，供液支路用截止阀33可为手动控制截止阀、电控截止阀中的一种。
在回液支路用截止阀41的一实施例中，回液支路用截止阀41可为手动控制截止阀、电控截止阀中的一种。
在根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的一实施例中，各回液支路4可通过控制该回液支路4的回液支路用截止阀41的阀口开度控制对应的供液支路3的液压油的卸载速度。
在根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的一实施例中，参照图1，各供液支路3的管道P与对应回液支路4的回液支路用截止阀41连通的位置可位于该供液支路3的蓄能器35和压力开关36之间。
在根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的一实施例中，当所述用于龙门机床的系统断电时，各供液支路3的开关阀31为常闭状态，各供液支路3的供液支路用截止阀33为常开状态，各回液支路4用的回液支路用截止阀41为常闭状态。
在根据本发明的用于龙门机床的力平衡系统的一实施例中，压力源1可拆装地连接于调压阀2，当压力源1提供的液压油注入全部供液支路3完成后，压力源1与调压阀2之间的连接拆开并移除压力源1。

Claims (10)

1.一种用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，包括：
压力源(1)，提供液压油；
调压阀(2)，连接压力源(1)，具有进口(21)和出口(22)，通过进口(21)接收压力源(1)提供的液压油、对所接收的液压油进行压力调整、以及通过出口(22)输出压力调整后的液压油；
供液支路(3)，数量上与龙门机床待需要平衡重力的部件的数量对应，各供液支路(3)包括：
开关阀(31)，具有输入端(311)和输出端(312)，开关阀(31)的输入端(311)连通于调压阀(2)的出口(22)，开关阀(31)控制输入端(311)和输出端(312)的连通和不连通；
单向阀(32)，位于开关阀(31)的下游侧且连通于开关阀(31)的输出端(312)，单向阀(32)使来自开关阀(31)的输出端(312)的液压油仅能向单向阀(32)的下游侧方向通过单向阀(32)；
供液支路用截止阀(33)，一侧与单向阀(32)的下游侧通过一管道(P)连通；
气缸(34)，连通于供液支路用截止阀(33)的另一侧；
蓄能器(35)，具有出入口(351)，出入口(351)连通于管道(P)，蓄能器(35)内收容有液氮；
压力开关(36)，位于蓄能器(35)的下游侧，连通于管道(P)，以采集管道(P)内的液压油的压力；以及
压力表(37)，位于压力开关(36)的下游侧，连通于管道(P)，以显示管道(P)内的液压油的压力；
回液支路(4)，数量上与供液支路(3)的数量对应，各回液支路(4)包括：
回液支路用截止阀(41)，一侧连通于管道(P)；以及
回液储存腔(5)，连通于所有回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)的另一侧；以及
CPU，通信连接各供液支路(3)的压力开关(36)；
其中：
当所述用于龙门机床的力平衡系统工作开始时，各供液支路(3)的开关阀(31)以及供液支路用截止阀(33)打开而对应的回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)关闭，开关阀(31)接收调压阀(2)的出口(22)输出的液压油并使开关阀(31)所接收的液压油流经开关阀(31)后向开关阀(31)的下游侧输出，开关阀(31)输出的液压油流经单向阀(32)，单向阀(32)流出的液压油通过蓄能器(35)的出入口(351)输入到蓄能器(35)内以使蓄能器(35)内的液氮对输入到蓄能器(35)内的液压油产生气体压力以及流向连通的压力开关(36)、压力表(37)、供液支路用截止阀(33)、以及气缸(34)，气缸(34)接收通过供液支路用截止阀(33)的液压油，以通过所接收到气缸(34)内的液压油的压力来对所述龙门机床待需要平衡重力的对应部件进行外部负载重力平衡；
当各供液支路(3)的压力开关(36)检测到蓄能器(35)的出入口(351)处的液压油的压力达到设定值时，压力开关(36)通信通知CPU，CPU接收到来自该供液支路(3)的压力开关(36)的通信后，将关闭该供液支路(3)的开关阀(31)、停止压力源(1)，但该供液支路(3)的供液支路用截止阀(33)保持打开状态且对应的回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)保持关闭状态；
当各供液支路(3)的液压油缷载时，该供液支路(3)的开关阀(31)处于关闭状态，该供液支路(3)的供液支路用截止阀(33)打开，该供液支路(3)对应的回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)打开，从而该供液支路(3)的蓄能器(35)和气缸(34)中液压油经由该回液支路(4)回收到回液储存腔(5)中。
2.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，供液支路(3)与回液支路(4)各为至少一条。
3.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，调压阀(2)为手动正压调压阀、电控正压调压阀、电控比例阀中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，开关阀(31)为气控两位两通阀、气控两位三通阀、电控两位两通阀、电控两位三通阀、手动开关阀中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，供液支路用截止阀(33)为手动控制截止阀、电控截止阀中的一种。
6.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，回液支路用截止阀(41)为手动控制截止阀、电控截止阀中的一种。
7.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，各回液支路(4)通过控制该回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)的阀口开度控制对应的供液支路(3)的液压油的卸载速度。
8.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，各供液支路(3)的管道(P)与对应回液支路(4)的回液支路用截止阀(41)连通的位置位于该供液支路(3)的蓄能器(35)和压力开关(36)之间。
9.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，当所述用于龙门机床的系统断电时，各供液支路(3)的开关阀(31)为常闭状态，各供液支路(3)的供液支路用截止阀(33)为常开状态，各回液支路(4)用的回液支路用截止阀(41)为常闭状态。
10.根据权利要求1所述的用于龙门机床的力平衡系统，其特征在于，压力源(1)可拆装地连接于调压阀(2)，当压力源(1)提供的液压油注入全部供液支路(3)完成后，压力源(1)与调压阀(2)之间的连接拆开并移除压力源(1)。
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