[发明专利]一种滑枕悬伸变形补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于大型数控机床或大型搅拌摩擦焊设备的误差补偿技术领域，具体地说是一种滑枕悬伸变形补偿装置及方法，适用于大型卧式数控镗铣床及结构相似的大型搅拌摩擦焊设备。

背景技术

随着我国航空航天业、制造业的发展，大型卧式数控镗铣床及结构相似的大型搅拌摩擦焊设备应用越来越广泛。然而其精度仍然是制约其发展的关键因素，其中滑枕悬伸变形对其精度的影响很大，目前仍是难以解决的技术问题。滑枕悬伸变形是指在滑枕前端在伸出滑鞍后，滑枕质心前移使得滑枕前端向下倾斜。该变形是末端执行工具偏离了预设的位置，从而产生了加工或焊接误差。目前的补偿方法主要为运动部件的质心补偿、滑枕变形补偿、由滑枕与滑鞍整体重心变化产生变形的补偿、液压弯矩补偿法等。虽然现有补偿方法均不同程度地补偿了部分滑枕悬伸变形，并取得了一些效果，然而其不足之处是滑枕伸出后，补偿滑枕重心变化产生的变形，其作用力均作用滑鞍上，而滑鞍的变形引起的末端误差没有补偿。而且还导致滑鞍上下运动导轨的受力严重不均，使得导轨磨损增大，降低了导轨使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种滑枕悬伸变形补偿装置及方法。该装置结构简单、紧凑，易于安装，可靠实用，且补偿弯矩大，补偿效果好，能够满足强度和刚度的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种滑枕悬伸变形补偿装置，包括滑鞍、滑枕、立柱、力传感器以及质心调节机构，其中立柱上沿竖直方向开设有矩形通孔I，所述滑鞍设置于立柱的矩形通孔I内、并与立柱的前端和矩形通孔I的内壁沿竖直方向滑动连接，所述滑鞍上沿长度方向设有矩形通孔II，所述滑枕插设于滑鞍的矩形通孔II内、并与滑鞍沿水平方向滑动连接，所述滑鞍在立柱的矩形通孔I内竖直方向运动，所述滑枕在滑鞍的矩形通孔II内伸出或缩回；所述滑鞍的一侧或两侧设有质心调节机构，滑鞍与立柱的前端滑动连接处设有力传感器，通过所述质心调节机构对滑枕悬伸后的变形进行补偿。

所述质心调节机构包括支撑箱体和设置于支撑箱体内的马达、铰链支撑、升降机连接座、销轴、扭转轴、杠杆臂、螺旋升降机以及球形铰链，其中扭转轴安装于滑鞍的侧壁上，支撑箱体的一端与扭转轴转动连接，杠杆臂的圆柱端套装在扭转轴上、并与扭转轴连接，杠杆臂的另一端通过销轴与球形铰链相连，所述球形铰链上端连有螺旋升降机，所述马达安装在螺旋升降机的一侧，所述螺旋升降机上部安装有升降机连接座，所述升降机连接座的两侧分别安装有用于支撑螺旋升降机的铰链支撑，所述铰链支撑与支撑箱体的两侧连接，所述支撑箱体的一端与立柱的矩形通孔I内壁滑动连接。

所述立柱上的矩形通孔I与滑鞍连接的相对两侧面沿竖直方向对称设有辅助导轨，所述支撑箱体上沿竖直方向设有凸台，该凸台上设有两个辅助滑块，所述辅助滑块和辅助导轨形成滑动副。

所述支撑箱体的一端两侧开设有轴承安装座孔，所述扭转轴通过第一轴承和第二轴承分别在支撑箱体两侧的轴承安装座孔处转动连接，杠杆臂的圆柱端与第一轴承和第二轴承之间分别设有套筒和挡圈，所述挡圈的外侧设有轴承挡板，支撑箱体开口侧安装盖板。所述杠杆臂与扭转轴花键连接。所述扭转轴通过螺钉与滑鞍的侧面固接。

所述立柱前端矩形通孔I的两侧分别安装有主导轨，所述滑鞍的矩形端面的两侧分别设有凹槽，该凹槽内设置有所述力传感器，所述力传感器上设有与主导轨形成移动副的主滑块。

一种滑枕悬伸变形补偿方法，通过力传感器检测滑枕悬伸后产生的弯矩，所述力传感器将检测到的数值输入至控制系统中，控制系统输出指令给质心调节机构，通过质心调节机构对滑枕悬伸后的变形进行补偿。

所述质心调节机构中的马达接收到控制系统的指令、并驱动螺旋升降机工作，所述螺旋升降机推动杠杆臂，杠杆臂带动扭转轴旋转，所述扭转轴带动滑鞍扭转，实现对滑枕悬伸后变形的补偿。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构简单、紧凑，易于安装，可靠实用，且补偿弯矩大，补偿效果好，能够满足强度和刚度的要求。

2.本发明补偿实时性好、补偿精度高。本发明采用力传感器检测、电机闭环控制，补偿精度高，同时其系统响应速度快，动态性能好。

3.本发明的动力系统采用电气驱动，避免了传统液压系统的使用，在航空航天制造领域有一定优势。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明的立柱内部结构示意图；

图3为本发明的质心调节机构的结构示意图；

图4为本发明的质心调节机构的俯视图；