本發明涉及一種平衡裝置，特別是一種用于機床配重的氮氣平衡缸系統。

背景技術：

加工中心等的機床中設有主軸和具有對該主軸進行旋轉驅動的電動馬達的主軸組件，并通過升降驅動機構對該主軸組件進行支承并加以升降驅動。這種升降驅動機構通常為滾珠絲桿、與該滾珠絲桿螺合并與主軸組件連接的滾珠螺母和電動馬達，并通過由電動馬達對滾珠絲桿進行回轉驅動使主軸組件與滾珠螺母一起升降驅動。由升降驅動機構對重量很大的主軸組件加以支承并加以升降驅動，升降驅動機構的負荷很大，可能會降低主軸組件上下方向的位置精度，難以實現主軸組件升降速度的進一步高速化。并且，還存在對很重的主軸組件進行支承的升降驅動機構大型化、制作成本高的問題。

現有技術中的傳統式平衡器有：如圖1所示的平衡器，存在的問題是應答特性差，不適用于高速切削，占用大量空間；如圖2所示的氣缸式平衡器，存在的問題是需要大直徑的氣缸(容易引起打滑)，需要大容量存氣容器，需要大直徑氣壓配管；如圖3所示的油缸式平衡器，存在的問題是需要油壓單元及配管，必須處理油壓回路的油溫上升。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種的用于機床配重的氮氣平衡缸系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種用于機床配重的氮氣平衡缸系統，包括氮氣瓶、控制器和氮氣平衡器，控制器設置于氮氣瓶上，氮氣平衡器包括一個缸體結構的本體，本體的頂端設置有氣體填充口，氣體填充口與氮氣瓶連接；本體的末端設置有套筒，套筒上一體成型設置有一法蘭盤，法蘭盤上開設有多個貫穿其厚度方向的螺栓孔，該法蘭盤將套筒分為兩段，其中一段套筒旋入本體的末端，另一段套筒用于安裝連接塊，通過連接塊將所述氮氣平衡器的本體與機床主軸連接在一起；

本體內設置有活塞桿，活塞桿的末端穿過套筒向外伸出本體末端，活塞桿的末端設置有防止活塞桿承受偏心負荷的浮動支板，活塞桿的末端通過浮動支板固定于機床固定件上；

還包括滾珠絲杠和滾珠絲杠螺母，滾珠絲杠的一端連接有伺服電機，機床主軸固定連接于滾珠絲杠螺母上，伺服電機帶動滾珠絲杠轉動，使滾珠絲杠螺母帶動機床主軸及氮氣平衡器的本體相對于活塞桿上、下移動；當機床主軸上升時，控制器發出指令打開進氣閥門，氮氣瓶向氮氣平衡器的本體內送氣；當機床主軸下降時，控制器發出指令關閉進氣閥門，并打開出氣閥門。

優選地，所述連接塊中心開設有一個直徑等于套筒外徑的通孔，貫穿連接塊厚度方向開設有多個螺栓孔，通過在連接塊的螺栓孔與法蘭盤的螺栓孔中設置連接螺栓，將連接塊套設于套筒并固定于法蘭盤上；連接塊上設置有與機床主軸組件固定的連接部。

優選地，所述的用于機床配重的氮氣平衡缸系統，還包括一個固定于連接塊上的保護板，保護板中心開設有一個用于穿過活塞桿的通孔，保護板固定于連接塊遠離法蘭盤的一端面上。

優選地，所述保護板通過螺釘固定于連接塊上。

優選地，所述連接塊上的螺栓孔為階梯孔。

優選地，所述連接塊上的螺栓孔為沉頭螺栓孔。

本發明采用上述結構后，具有如下技術效果：

本發明中機床主軸在上升和下降運動過程更加平穩，機床主軸在上升和下降運動過程中伺服電機的負載均勻。

本發明提高了運動過程的平穩性及產品的加工精度和表面質量，適用于高速切削，無需動力源及配管，緊湊占空間小，壓力變化小，具有穩定的平衡力。

附圖說明

圖1是現有技術中的傳統式平衡器。

圖2是現有技術中的氣缸式平衡器。

圖3是現有技術中的油缸式平衡器。

圖4是本發明的氮氣平衡器用于機床主軸單元的結構。

圖5是本發明的用于機床配重的氮氣平衡缸系統的結構。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

本發明涉及氮氣瓶1、控制器2、氮氣平衡器3、滾珠絲杠4、伺服電機5、滾珠絲杠螺母6、機床主軸7、本體8、連接塊9、保護板10、活塞桿11、浮動支板12、套筒13等技術特征。

如圖4所示，一種氮氣平衡器，所述氮氣平衡器用于機床主軸組件，包括一個缸體結構的本體，本體的頂端設置有氣體填充口，本體的末端設置有套筒，套筒上一體成型設置有一法蘭盤，法蘭盤上開設有多個貫穿其厚度方向的螺栓孔，該法蘭盤將套筒分為兩段，其中一段套筒旋入本體的末端，另一段套筒用于安裝連接塊，通過連接塊將所述氮氣平衡器的本體與機床主軸組件連接在一起，本體與機床主軸同步上升或者下降；

本體內設置有活塞桿，活塞桿的末端穿過套筒向外伸出本體末端，活塞桿的末端設置有防止活塞桿承受偏心負荷的浮動支板，活塞桿的末端通過浮動支板固定于機床固定件上，本體相對于活塞桿上、下移動。

所述連接塊中心開設有一個直徑等于套筒外徑的通孔，貫穿連接塊厚度方向開設有多個螺栓孔，通過在連接塊的螺栓孔與法蘭盤的螺栓孔中設置連接螺栓，將連接塊套設于套筒并固定于法蘭盤上；連接塊上設置有與機床主軸組件固定的連接部；

還包括一個固定于連接塊上的保護板，保護板中心開設有一個用于穿過活塞桿的通孔，保護板固定于連接塊遠離法蘭盤的一端面上，保護板通過螺釘固定于連接塊上。

連接塊上的螺栓孔為沉頭螺栓孔，連接塊上的螺栓孔為階梯孔。

浮動支板包括一個與活塞桿連接的浮動接頭和一個底板，浮動接頭固定連接于底板上，底板固定于機床固定件上，從而將活塞桿固定于機床固定件上。

氣缸安裝在被移動物體上，可能會因為偏心或平衡度精度不良等原因，發生活塞桿彎曲、軸承和密封件磨損等情況，降低氣缸性能，縮短氣缸使用壽命，浮動接頭相當于聯軸器，可以消除誤差，解決偏心問題，保護相關部件，使設備運行平穩，延長設備使用壽命。

如圖5所示，本發明還公開了一種用于機床配重的氮氣平衡缸系統，包括氮氣瓶、控制器和氮氣平衡器，控制器設置于氮氣瓶上，氮氣平衡器包括一個缸體結構的本體，本體的頂端設置有氣體填充口，氣體填充口與氮氣瓶連接；本體的末端設置有套筒，套筒上一體成型設置有一法蘭盤，法蘭盤上開設有多個貫穿其厚度方向的螺栓孔，該法蘭盤將套筒分為兩段，其中一段套筒旋入本體的末端，另一段套筒用于安裝連接塊，通過連接塊將所述氮氣平衡器的本體與機床主軸連接在一起；

本體內設置有活塞桿，活塞桿的末端穿過套筒向外伸出本體末端，活塞桿的末端設置有防止活塞桿承受偏心負荷的浮動支板，活塞桿的末端通過浮動支板固定于機床固定件上；

還包括滾珠絲杠和滾珠絲杠螺母，滾珠絲杠的一端連接有伺服電機，機床主軸固定連接于滾珠絲杠螺母上，伺服電機帶動滾珠絲杠轉動，使滾珠絲杠螺母帶動機床主軸及氮氣平衡器的本體相對于活塞桿上、下移動；

當機床主軸上升運動時，控制器發出指令打開進氣閥門給氮氣平衡器的本體送氣，因活塞桿固定不動，本體內的壓強逐漸增大，產生向上的頂升力，能夠平衡機床主軸的重力；當機床主軸下降運動時，控制器指令關閉進氣閥門，氮氣瓶停止向氮氣平衡器的本體送氣，且打開出氣閥門，緩慢排出本體內的氮氣，緩慢釋放氮氣平衡器的本體內的壓強，且始終保持氮氣平衡器本體內的壓強與機床主軸的重力平衡，從而在機床主軸下降時，平衡機床主軸的重力，分擔伺服電機及滾珠絲杠的壓力，保證在下降過程中不會產生驟降。

本發明所述控制器為現有技術中常見的PLC控制方式，只要實現控制打開和關閉進氣閥門及出氣閥門即可，控制器本身的結構并不是本申請改進的內容。

上述機床主軸下降運動時，氮氣平衡器本體內的氮氣可以回流至氮氣瓶，也可以單獨設置一個回收該氮氣的回收氣體瓶，也可以將其直接釋放到大氣中。

本發明所述一種用于機床配重的氮氣平衡缸系統中所述連接塊中心開設有一個直徑等于套筒外徑的通孔，貫穿連接塊厚度方向開設有多個螺栓孔，通過在連接塊的螺栓孔與法蘭盤的螺栓孔中設置連接螺栓，將連接塊套設于套筒并固定于法蘭盤上；連接塊上設置有與機床主軸組件固定的連接部。

本發明采用氮氣平街器之后使機床主軸在上升和下降運動過程更加平穩，減少了機床主軸在上升和下降運動過程中伺服電機負載不均，提高了運動過程的平穩性及產品的加工精度和表面質量。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。