一种磁悬浮加工中心配重系统的制作方法

本发明涉及一种磁悬浮加工中心配重系统。

背景技术：

机械行业数控机床由传统的螺杆作为轴向驱动，但是，螺杆结构在长期使用过程中会存在磨耗，导致轴向精度变差，使用寿命不长。且螺杆是细长型钢件材料，长期高速往复运动，受环境和使用温度影响，存在热胀冷缩的物理现象，无法满足超高精度的应用需要。

为此，驱动逐步由磁悬浮(直线电机)来取代，但是磁悬浮(直线电机)机床在Z轴上下运动过程中，存在如何实现配重平衡及如何在机床发生故障时防止机头下掉的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种磁悬浮加工中心配重系统，能够在机头上下运动中使Z轴负载平衡，机床停止工作或者故障时，通过气动刹车器可防止机头下掉，结构简单，容易控制。

本发明通过以下技术方案实现：

一种磁悬浮加工中心配重系统，加工中心包括机头安装架、设置在机头安装架上由直线电机驱动上下运动的机头和与直线电机连接的控制装置，包括设置在机头安装架上与机头连接的配重缸、连接配重缸并存储有压缩气体的储气罐、设置在配重缸中的常闭式气动刹车器、通过管道与气动刹车器连接的压缩空气源、设置在管道上与控制装置连接用于控制管道通断的电磁阀，储气罐用于使配重缸支撑机头以抵消机头的重量，控制装置可控制电磁阀打开使管道导通，气动刹车器通气后打开释放配重缸的活塞杆，从而使机头可上下运动，在断电时，电磁阀关闭管道并排泄压缩空气使气动刹车器闭合抱紧活塞杆。

进一步的，还包括与所述控制装置连接的测压装置，用于测量所述压缩空气源压力值并反馈至所述控制装置，当压缩空气源压力不足时，所述控制装置控制所述电磁阀关闭管道并排泄压缩空气，使气动刹车器闭合抱紧所述活塞杆。

进一步的，所述配重缸包括缸体、活动设置在缸体中的活塞和设置在活塞上的活塞杆，活塞将缸体内部分隔成上、下腔，所述储气罐与下腔连通用于驱使活塞杆伸出，上腔与大气连通。

进一步的，所述配重缸的缸体设置在所述机头安装架上，所述活塞杆与所述机头连接。

进一步的，所述压缩空气源通过设置在所述储气罐上的单向阀向所述储气罐供气，储气罐向所述配重缸提供压缩空气使配重缸支撑机头以抵消机头的重量。

进一步的，还包括设置在分别与所述压缩空气源和单向阀连接的过滤器，所述测压装置设置在过滤器上。

进一步的，所述储气罐中设置有充满氮气的气囊，储气罐中其他区域填充油，储气罐向配重缸提供油使配重缸支撑机头以抵消机头的重量。

进一步的，还包括与所述压缩空气源连接的过滤器，所述测压装置设置在过滤器上。

本发明具有如下有益效果：

本发明在机头上下运动中，储气罐通过向配重缸提供压缩气体或者油使配重缸支撑机头以抵消机头的重量，使机头运动更稳定，提高加工精度，减小电机输出功率需求，扩大电机选择范围，延长电机使用寿命，当加工中心断电或者压缩空气压力不足时，电磁阀关闭管道并排泄压缩空气使气动刹车器闭合抱紧活塞杆，从而使机头停止运动，防止机头损坏，结构简单，控制精准。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明加工中心的结构示意图。

图2为本发明加工中心X轴移动机构结构示意图。

图3为本发明加工中心Y轴移动机构结构示意图。

图4为本发明加工中心Z轴移动机构结构示意图。

图5为本发明一实施例的结构示意图。

图6为本发明另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，磁悬浮龙门加工中心包括底座1、相对间隔设置在底座1上的两立柱2、设置在两立柱2之间的横梁3、设置在横梁3一侧的刀库7、可横向水平移动地设置在横梁3上的第一滑座4、可纵向水平移动地设置在底座1上的第二滑座5、可升降移动地设置在第一滑座4上的机头安装架63、安装在机头安装架63上的机头6、可转动地设置在第二滑座5上的载物台51、设置在第二滑座5与载物台51之间用于驱动载物台51转动的第一DD马达、设置在横梁3与第一滑座4之间的X轴移动机构、设置在底座1与第二滑座5之间的Y轴移动机构、设置在第一滑座4与机头安装架63之间的Z轴移动机构、分别与X、Y、Z轴移动机构和第一DD马达连接的控制装置和与控制装置连接的配重系统，X、Y、Z轴移动机构均包括直线电机，X轴移动机构还包括沿X轴移动方向设置的X轴光学尺33，Y轴移动机构还包括沿Y轴移动方向设置的Y轴光学尺13，Z轴移动机构还包括沿Z轴移动方向设置的Z轴光学尺42，控制装置分别与各光学尺及直线电机连接形成闭环控制，机头6包括可转动设置在机头安装架63上的回转架61、设置在回转架61上的主轴62，在机头安装架63和回转架61之间设置有与控制装置连接的第二DD马达，第二DD马达用于驱动回转架61转动，第一DD马达可驱动载物台51实现360度旋转，第二DD马达可驱动回转架61实现±105度旋转，刀库7用于为主轴62更换刀头。

第一滑座4通过两X轴直线导轨31可移动地设置在横梁3上，两X轴直线导轨31间隔设置在横梁3上，X轴移动机构的直线电机包括布置在两X轴直线导轨31之间的X轴磁板32和设置在第一滑座4上的X轴线圈34，第二滑座5通过两Y轴直线导轨11可移动地设置在底座1上，Y轴直线导轨11间隔设置在底座1上，Y轴移动机构的直线电机包括布置在两Y轴直线导轨11之间的Y轴磁板12和设置在所述第二滑座5上的Y轴线圈14，所述机头安装架63通过设置在机头安装架63上的滑座64与两Z轴直线导轨41相配合，可移动地设置在所述第一滑座4上，所述Z轴移动机构包括布置在两Z轴直线导轨41之间的Z轴磁板43和设置在所述机头安装架63上的Z轴线圈44。

底座1、横梁3均为天然大理石材料制成，主轴62为30000转5.5Kw/4.5N.m的电主轴，确保10000转时主轴振动低于0.1G，在主轴箱中设置有用于对主轴轴承进行冷却的冷冻液。

配重系统包括设置在机头安装架63上与机头6连接的配重缸7、连接配重缸7并存储有压缩空气的储气罐8、设置在配重缸7中的常闭式气动刹车器71、通过管道与气动刹车器71连接的压缩空气源9、设置在管道上与控制装置连接用于控制管道通断的电磁阀73、设置有测压装置74的过滤器75，配重缸7包括缸体76、活动设置在缸体76中的活塞和设置在活塞上的活塞杆77，活塞将缸体76内部分隔成上腔和下腔，储气罐8与下腔连通用于驱使活塞杆77伸出，上腔与大气连通，储气罐8上设置有可查看储气罐8中气体压力值的压力表82，缸体设置在机头安装架63上，活塞杆77与机头6连接，储气罐8用于使配重缸7支撑机头6以抵消机头6的重量，控制装置控制电磁阀73打开使管道导通，气动刹车器71通气后打开释放配重缸7的活塞杆77，从而使机头6可上下运动，在断电时，电磁阀73关闭管道并排泄压缩空气使气动刹车器71闭合抱紧活塞杆77，从而使机头6停止运动，测压装置74用于测量压缩空气源9的压力值并将该压力值反馈至控制装置，当压缩空气源9压力不足时，控制装置控制电磁阀73关闭管道并排泄压缩空气，使气动刹车器71闭合抱紧活塞杆77，从而使机头6停止运动，在一实施例中，如图5所示，压缩空气源9通过设置在储气罐8上的单向阀81向储气罐8提供压缩空气，储气罐8向配重缸7提供压缩空气使配重缸7支撑机头6以抵消机头6的重量，过滤器75分别与压缩空气源9和单向阀81连接，在另一实施例中，如图6所示，储气罐8中设置有充满氮气84的气囊，储气罐8中其他区域填充油83，储气罐8向配重缸提供油使配重缸7支撑机头6以抵消机头6的重量。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。