CN106392755A - 一种用于机床配重的氮气平衡缸系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于机床配重的氮气平衡缸系统，包括氮气瓶、控制器和氮气平衡器，控制器设置于氮气瓶上，伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠螺母带动机床主轴及氮气平衡器的本体相对于活塞杆上下移动；当机床主轴上升时，控制器发出指令打开进气阀门，氮气瓶向氮气平衡器的本体内送气；当机床主轴下降时，控制器发出指令关闭进气阀门，并打开出气阀门。本发明中机床主轴在上升和下降运动过程更加平稳，机床主轴在上升和下降运动过程中伺服电机的负载均匀；本发明提高了运动过程的平稳性及产品的加工精度和表面质量，适用于高速切削，无需动力源及配管，紧凑占空间小，压力变化小，具有稳定的平衡力。
Description
技术领域
本发明涉及一种平衡装置，特别是一种用于机床配重的氮气平衡缸系统。
背景技术
加工中心等的机床中设有主轴和具有对该主轴进行旋转驱动的电动马达的主轴组件，并通过升降驱动机构对该主轴组件进行支承并加以升降驱动。这种升降驱动机构通常为滚珠丝杆、与该滚珠丝杆螺合并与主轴组件连接的滚珠螺母和电动马达，并通过由电动马达对滚珠丝杆进行回转驱动使主轴组件与滚珠螺母一起升降驱动。由升降驱动机构对重量很大的主轴组件加以支承并加以升降驱动，升降驱动机构的负荷很大，可能会降低主轴组件上下方向的位置精度，难以实现主轴组件升降速度的进一步高速化。并且，还存在对很重的主轴组件进行支承的升降驱动机构大型化、制作成本高的问题。
现有技术中的传统式平衡器有：如图1所示的平衡器，存在的问题是应答特性差，不适用于高速切削，占用大量空间；如图2所示的气缸式平衡器，存在的问题是需要大直径的气缸(容易引起打滑)，需要大容量存气容器，需要大直径气压配管；如图3所示的油缸式平衡器，存在的问题是需要油压单元及配管，必须处理油压回路的油温上升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种的用于机床配重的氮气平衡缸系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种用于机床配重的氮气平衡缸系统，包括氮气瓶、控制器和氮气平衡器，控制器设置于氮气瓶上，氮气平衡器包括一个缸体结构的本体，本体的顶端设置有气体填充口，气体填充口与氮气瓶连接；本体的末端设置有套筒，套筒上一体成型设置有一法兰盘，法兰盘上开设有多个贯穿其厚度方向的螺栓孔，该法兰盘将套筒分为两段，其中一段套筒旋入本体的末端，另一段套筒用于安装连接块，通过连接块将所述氮气平衡器的本体与机床主轴连接在一起；
本体内设置有活塞杆，活塞杆的末端穿过套筒向外伸出本体末端，活塞杆的末端设置有防止活塞杆承受偏心负荷的浮动支板，活塞杆的末端通过浮动支板固定于机床固定件上；
还包括滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠的一端连接有伺服电机，机床主轴固定连接于滚珠丝杠螺母上，伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠螺母带动机床主轴及氮气平衡器的本体相对于活塞杆上、下移动；当机床主轴上升时，控制器发出指令打开进气阀门，氮气瓶向氮气平衡器的本体内送气；当机床主轴下降时，控制器发出指令关闭进气阀门，并打开出气阀门。
优选地，所述连接块中心开设有一个直径等于套筒外径的通孔，贯穿连接块厚度方向开设有多个螺栓孔，通过在连接块的螺栓孔与法兰盘的螺栓孔中设置连接螺栓，将连接块套设于套筒并固定于法兰盘上；连接块上设置有与机床主轴组件固定的连接部。
优选地，所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，还包括一个固定于连接块上的保护板，保护板中心开设有一个用于穿过活塞杆的通孔，保护板固定于连接块远离法兰盘的一端面上。
优选地，所述保护板通过螺钉固定于连接块上。
优选地，所述连接块上的螺栓孔为阶梯孔。
优选地，所述连接块上的螺栓孔为沉头螺栓孔。
本发明采用上述结构后，具有如下技术效果：
本发明中机床主轴在上升和下降运动过程更加平稳，机床主轴在上升和下降运动过程中伺服电机的负载均匀。
本发明提高了运动过程的平稳性及产品的加工精度和表面质量，适用于高速切削，无需动力源及配管，紧凑占空间小，压力变化小，具有稳定的平衡力。
附图说明
图1是现有技术中的传统式平衡器。
图2是现有技术中的气缸式平衡器。
图3是现有技术中的油缸式平衡器。
图4是本发明的氮气平衡器用于机床主轴单元的结构。
图5是本发明的用于机床配重的氮气平衡缸系统的结构。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本发明涉及氮气瓶1、控制器2、氮气平衡器3、滚珠丝杠4、伺服电机5、滚珠丝杠螺母6、机床主轴7、本体8、连接块9、保护板10、活塞杆11、浮动支板12、套筒13等技术特征。
如图4所示，一种氮气平衡器，所述氮气平衡器用于机床主轴组件，包括一个缸体结构的本体，本体的顶端设置有气体填充口，本体的末端设置有套筒，套筒上一体成型设置有一法兰盘，法兰盘上开设有多个贯穿其厚度方向的螺栓孔，该法兰盘将套筒分为两段，其中一段套筒旋入本体的末端，另一段套筒用于安装连接块，通过连接块将所述氮气平衡器的本体与机床主轴组件连接在一起，本体与机床主轴同步上升或者下降；
本体内设置有活塞杆，活塞杆的末端穿过套筒向外伸出本体末端，活塞杆的末端设置有防止活塞杆承受偏心负荷的浮动支板，活塞杆的末端通过浮动支板固定于机床固定件上，本体相对于活塞杆上、下移动。
所述连接块中心开设有一个直径等于套筒外径的通孔，贯穿连接块厚度方向开设有多个螺栓孔，通过在连接块的螺栓孔与法兰盘的螺栓孔中设置连接螺栓，将连接块套设于套筒并固定于法兰盘上；连接块上设置有与机床主轴组件固定的连接部；
还包括一个固定于连接块上的保护板，保护板中心开设有一个用于穿过活塞杆的通孔，保护板固定于连接块远离法兰盘的一端面上，保护板通过螺钉固定于连接块上。
连接块上的螺栓孔为沉头螺栓孔，连接块上的螺栓孔为阶梯孔。
浮动支板包括一个与活塞杆连接的浮动接头和一个底板，浮动接头固定连接于底板上，底板固定于机床固定件上，从而将活塞杆固定于机床固定件上。
气缸安装在被移动物体上，可能会因为偏心或平衡度精度不良等原因，发生活塞杆弯曲、轴承和密封件磨损等情况，降低气缸性能，缩短气缸使用寿命，浮动接头相当于联轴器，可以消除误差，解决偏心问题，保护相关部件，使设备运行平稳，延长设备使用寿命。
如图5所示，本发明还公开了一种用于机床配重的氮气平衡缸系统，包括氮气瓶、控制器和氮气平衡器，控制器设置于氮气瓶上，氮气平衡器包括一个缸体结构的本体，本体的顶端设置有气体填充口，气体填充口与氮气瓶连接；本体的末端设置有套筒，套筒上一体成型设置有一法兰盘，法兰盘上开设有多个贯穿其厚度方向的螺栓孔，该法兰盘将套筒分为两段，其中一段套筒旋入本体的末端，另一段套筒用于安装连接块，通过连接块将所述氮气平衡器的本体与机床主轴连接在一起；
本体内设置有活塞杆，活塞杆的末端穿过套筒向外伸出本体末端，活塞杆的末端设置有防止活塞杆承受偏心负荷的浮动支板，活塞杆的末端通过浮动支板固定于机床固定件上；
还包括滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠的一端连接有伺服电机，机床主轴固定连接于滚珠丝杠螺母上，伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠螺母带动机床主轴及氮气平衡器的本体相对于活塞杆上、下移动；
当机床主轴上升运动时，控制器发出指令打开进气阀门给氮气平衡器的本体送气，因活塞杆固定不动，本体内的压强逐渐增大，产生向上的顶升力，能够平衡机床主轴的重力；当机床主轴下降运动时，控制器指令关闭进气阀门，氮气瓶停止向氮气平衡器的本体送气，且打开出气阀门，缓慢排出本体内的氮气，缓慢释放氮气平衡器的本体内的压强，且始终保持氮气平衡器本体内的压强与机床主轴的重力平衡，从而在机床主轴下降时，平衡机床主轴的重力，分担伺服电机及滚珠丝杠的压力，保证在下降过程中不会产生骤降。
本发明所述控制器为现有技术中常见的PLC控制方式，只要实现控制打开和关闭进气阀门及出气阀门即可，控制器本身的结构并不是本申请改进的内容。
上述机床主轴下降运动时，氮气平衡器本体内的氮气可以回流至氮气瓶，也可以单独设置一个回收该氮气的回收气体瓶，也可以将其直接释放到大气中。
本发明所述一种用于机床配重的氮气平衡缸系统中所述连接块中心开设有一个直径等于套筒外径的通孔，贯穿连接块厚度方向开设有多个螺栓孔，通过在连接块的螺栓孔与法兰盘的螺栓孔中设置连接螺栓，将连接块套设于套筒并固定于法兰盘上；连接块上设置有与机床主轴组件固定的连接部。
本发明采用氮气平街器之后使机床主轴在上升和下降运动过程更加平稳，减少了机床主轴在上升和下降运动过程中伺服电机负载不均，提高了运动过程的平稳性及产品的加工精度和表面质量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：包括氮气瓶、控制器和氮气平衡器，控制器设置于氮气瓶上，氮气平衡器包括一个缸体结构的本体，本体的顶端设置有气体填充口，气体填充口与氮气瓶连接；本体的末端设置有套筒，套筒上一体成型设置有一法兰盘，法兰盘上开设有多个贯穿其厚度方向的螺栓孔，该法兰盘将套筒分为两段，其中一段套筒旋入本体的末端，另一段套筒用于安装连接块，通过连接块将本体与机床主轴连接在一起；
本体内设置有活塞杆，活塞杆的末端穿过套筒向外伸出本体末端，活塞杆的末端设置有防止活塞杆承受偏心负荷的浮动支板，活塞杆的末端通过浮动支板固定于机床固定件上；
还包括滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠的一端连接有伺服电机，机床主轴固定连接于滚珠丝杠螺母上，伺服电机带动滚珠丝杠转动，使滚珠丝杠螺母带动机床主轴及本体相对于活塞杆上、下移动；当机床主轴上升时，控制器发出指令打开进气阀门，氮气瓶向本体内送气；当机床主轴下降时，控制器发出指令关闭进气阀门，并打开出气阀门。
2.根据权利要求1所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：所述连接块中心开设有一个直径等于套筒外径的通孔，贯穿连接块厚度方向开设有多个螺栓孔，通过在连接块的螺栓孔与法兰盘的螺栓孔中设置连接螺栓，将连接块套设于套筒并固定于法兰盘上；连接块上设置有与机床主轴组件固定的连接部。
3.根据权利要求1所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：还包括一个固定于连接块上的保护板，保护板中心开设有一个用于穿过活塞杆的通孔，保护板固定于连接块远离法兰盘的一端面上。
4.根据权利要求3所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：所述保护板通过螺钉固定于连接块上。
5.根据权利要求3所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：所述连接块上的螺栓孔为阶梯孔。
6.根据权利要求3所述的用于机床配重的氮气平衡缸系统，其特征在于：所述连接块上的螺栓孔为沉头螺栓孔。
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