[发明专利]一种提拉式氮气平衡器

说明书

本发明公开了一种提拉式氮气平衡器，包括连接杆、缸体组件、导向管、活塞和支撑座；导向管固定在缸体组件内，导向管外侧面与缸体组件内侧面构成储存气体的封闭腔体；活塞上端嵌套在导向管的外侧，与导向管的外侧面活动连接、并同时与缸体组件的内侧面活动连接；活塞下端固定在支撑座上，支撑座固定在主轴头上方的机架上；连接杆穿过上端盖、导向管、活塞和支撑座连接到主轴头上。本发明采用了氮气平衡技术，从而保证了平衡器的响应速度快。本发明用空心活塞代替实心活塞，实现了平衡器的提拉功能，可以将整个平衡器安装在机床主轴头上方的机架上，由于机架上不属空间和行程的限制，使平衡器的行程和空间都可以满足较重机头的大尺寸要求。

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别是一种提升机床的工艺节拍、工作效率及被加工表面加工精度的平衡器。

背景技术

机床的垂直运动部件不仅受到驱动力、切削力等的作用，还受到自身重量的重力作用。由于该力作用方向与部件的运动方向一致，不能像水平运动部件那样用支承件来承受。如果这个重力得不到补偿，则会对部件运动平稳性带来不良的影响，严重时会造成失控。随着机床制造技术的发展，现代机床部件的运动速度越来越快，控制的精度也越来越高，对部件运动的平稳性的要求则更高了，因此需要对部件的重力进行更精确的平衡，传统的液压平衡回路已无法满足机床的平衡要求。

高速和高精度机床已经基本可以满足现有零部件加工要求，但是工艺的排序和非标准的特性对机床的要求非常高。机床的关键性能是响应速度和加工精度，而影响这一关键性能之一的因素是对部件运动的平衡控制。目前常用的平衡控制技术包括油压平衡器、配重块平衡、压缩空气平衡器以及上顶式氮气平衡器。虽然这些平衡器均能提高机床的稳定性，但仍然存在以下不足：

油压平衡器的缺点：油压平衡器需要油压单元及配管，且油压回路的油温极其容易上升，需要降温处理，另一种油压平衡器为将整套平衡器做成保压系统，带有一个标准蓄能罐作为能量储存，活塞压缩时，将油品压入蓄能器内部，活塞释放时，油品从蓄能器内部吐出，因该蓄能器为皮囊式或隔膜式，蓄能器使用寿命较低，且油压响应速度相对气压式慢很多，所以工艺节拍会被放慢很多。

配重块平衡器的缺点：响应速度缓慢，使得工作节拍被拖慢很多，进而导致整个机床响应速度相差很多。

压缩空气平衡器的缺点：压缩空气平衡器响应速度提高许多，但是压缩空气平衡器因需要平衡的力是固定的，压缩空气标准压强为0.4-0.8MPa，因此压缩空气平衡器需要做的缸体直径非常大，占用机床设计空间很大，导致机床本身自重很重。

上顶式氮气平衡器缺点：如图1所示，上顶式氮气平衡器虽然解决响应速度慢的问题，但由于其安装位置必须处于主轴头底部，本身占用了机床很大一部分设计空间；另外，对于紧凑型机床来说，由于这部分机床空间有限，而要满足主轴头的平衡要求，平衡器会做得很大，甚至大到无法安装在有限的机床空间内。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种响应速度快且不受机床空间限制的提拉式氮气平衡器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种提拉式氮气平衡器，包括连接杆、缸体组件、导向管、活塞和支撑座；

所述的导向管固定在缸体组件内，导向管外侧面与缸体组件内侧面构成储存气体的封闭腔体；所述的活塞上端嵌套在导向管的外侧，与导向管的外侧面活动连接、并同时与缸体组件的内侧面活动连接；所述的活塞下端固定在支撑座上，所述的支撑座固定在主轴头上方的机架上；所述的连接杆穿过上端盖、导向管、活塞和支撑座连接到主轴头上。

进一步地，所述的缸体组件包括缸体、上端盖和下端盖，所述的缸体两端分别连接上端盖和下端盖；所述的导向管的上端与上端盖连接、下端嵌入活塞的内孔中；所述的活塞的下端与支撑座连接、上端与缸体活动连接。