[发明专利]一种纯氮气驱动平衡系统

说明书

本发明涉及一种纯氮气驱动平衡系统，包括气动平衡缸，气动平衡缸包括缸体、活塞和活塞杆，缸体内设有腔室，活塞滑动设置在腔室内，活塞杆一端伸入腔室内与活塞连接，活塞杆另一端伸出缸体外，所述气动平衡缸的腔室与氮气瓶内部连通，氮气瓶内充注有纯氮气。此款纯氮气驱动平衡系统的氮气瓶内没有油，直接通过纯氮气驱动气动平衡缸，由于纯氮气稳定（气体压力、体积不易变化），所以给气动平衡缸提供稳定的压力，使其行程精准。

技术领域

本发明涉及一种主轴平衡系统，特别是一种纯氮气驱动平衡系统。

背景技术

数控加工中心的Z轴组件（主轴组件）主要包括主轴和控制该主轴旋转的电机，数控加工中心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杠传动副和电动马达的结构而成，由于主轴组件重量较大，升降驱动机构带动主轴组件上升降时负荷很大，对升降驱动机构造成磨损，甚至影响其精度。为此，主轴组件一般通过气动平衡气缸和空气压缩机的结合进行配重，具有反应速度快、瞬间反应阻抗最小等优势，但是由于空气不稳定，以致气动平衡气缸的行程误差较大，而且，这样的系统成本较高。

为了克服上述问题，设计出所谓的氮气驱动平衡系统，其包括压力容器瓶，压力容器瓶内充注有氮气和油，氮气位于油的上方，以通过充注一定压力的氮气使油具有相应的压力；氮气瓶内设有油管，油管一端伸入压力容器瓶的瓶底内，油管另一端伸出压力容器瓶外，并与平衡气缸的内腔连通。因此，其实际是通过油压来驱动平衡气缸，而且，由于油中时常会混合有氮气，以致其压力不稳定，所以平衡气缸的行程和其活塞杆的支撑作用力不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、合理，材料成本及维护成本低、安全可靠、控制精度高的纯氮气驱动平衡系统，以克服现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：

一种纯氮气驱动平衡系统，包括气动平衡缸，气动平衡缸包括缸体、活塞和活塞杆，缸体内设有腔室，活塞滑动设置在腔室内，活塞杆一端伸入腔室内与活塞连接，活塞杆另一端伸出缸体外，其特征在于：所述气动平衡缸的腔室与氮气瓶内部连通，氮气瓶内充注有纯氮气。氮气，化学式为N2，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，不易腐蚀缸体。高纯度氮气因为无氧、不含水分和不含油，热膨胀系数很低，不会因为气动平衡缸运动时发热而导致气压突然改变。

本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：

作为更具体的方案，所述氮气瓶的瓶口上设有阀座，阀座内设有通道，阀座一侧设有瓶塞，瓶塞与瓶口密封连接，通道通过瓶塞与氮气瓶内部连通；阀座内的通道包括进气通道、出气通道、气瓶通道、气压检测通道、泄压通道和排气通道，气瓶通道分别与其他通道连通，气瓶通道一端通向阀座，气瓶通道另一端通向瓶塞外端面，进气通道、出气通道、气压检测通道、泄压通道和排气通道分别通向阀座外周面；所述阀座上设有排气阀，排气阀用于调节排气通道的排气量。

作为进一步的方案，所述氮气瓶设有一个，氮气瓶内仅充注有一定压力的纯氮气；所述出气通道通过开关与所述气动平衡缸的腔室连通；所述泄压通道外连接有安全阀，所述气压检测通道外连接有气压表。

作为进一步的方案，所述氮气瓶设有两个以上，各个氮气瓶内仅充注有一定压力的纯氮气，各个氮气瓶上分别设有阀座，两个阀座之间通过气管串联，气管一端与一个阀座的出气通道连通，气管另一端与另一个阀座的进气通道连通；其中一个阀座的出气通道通过开关与所述气动平衡缸的腔室连通。

作为进一步的方案，所述气动平衡缸设有两个，两个气动平衡缸分别为拉力气动平衡缸和推力气动平衡缸，拉力气动平衡缸的活塞杆向下伸出，推力气动平衡缸的活塞杆向上伸出，拉力气动平衡缸的腔室和推力气动平衡缸的腔室连通后与所述开关连接。