机床的气压平衡装置及机床的制作方法

本实用新型涉机械加工设备领域，特别涉及一种机床的气压平衡装置及机床。

背景技术：

在高精度、高光度的立式数控机床上，机床的三轴运动一般采用直线电机带动，使用直线电机带动三轴运动无反向间隙，且三轴运动速度快，配合光栅尺，定位精度和重复定位精度高。

立式数控机床的主轴组件与水平面处于垂直状态。因为重力的作用，主轴组件往上运动时需要的作用力较大，而往下运动时需要的作用力较小。这样就使得机床对主轴组件的上、下作用力不平衡，影响了机床的加工精度。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种机床的气压平衡装置，旨在平衡主轴组件的重力，进而保证机床的加工精度。

为实现上述目的，本实用新型提出一种机床的气压平衡装置，所述机床包括支架、安装于所述支架上的安装板、安装于所述安装板上的主轴组件，以及固定安装于所述安装板上，用于驱动所述主轴组件移动的驱动组件，所述气压平衡装置用于平衡所述主轴组件的重力，以使得所述驱动组件驱动所述主轴组件移动时输出的驱动力保持平稳；所述气压平衡装置包括气缸及与所述气缸连接的储气装置；所述气缸包括固定安装于所述安装板上的缸体及连接于所述主轴组件的杆体。

优选的，所述气压平衡装置还包括制动装置；所述制动装置用于在所述驱动组件停止工作时，制动所述气缸。

优选的，所述制动装置为安装在所述缸体上的制动阀。

优选的，所述制动阀为气制动阀。

优选的，所述储气装置为固定安装于所述支架上的储气罐；所述储气罐通过气管与所述气缸连接。

为了实现上述目的，本实用新型还提出一种机床，包括支架、安装于所述支架上的安装板、安装于所述安装板上的主轴组件、固定安装于所述安装板上，用于驱动所述主轴组件移动的驱动组件，以及气压平衡装置；所述气压平衡装置用于平衡所述主轴组件的重力，以使得所述驱动组件驱动所述主轴组件移动时输出的驱动力保持平稳；所述气压平衡装置包括气缸及与所述气缸连接的储气装置；所述气缸包括固定安装于所述安装板上的缸体及连接于所述主轴组件的杆体。

优选的，所述支架包括相对设置的两竖臂及连接于两所述竖臂的一横臂；所述安装板可移动安装于所述横臂上。

优选的，所述主轴组件包括主轴箱及安装于所述主轴箱内的主轴；所述杆体连接于所述主轴箱。

优选的，所述气压平衡装置为两个，分别安装于所述主轴组件的两侧。

优选的，所述驱动组件为直线电机。

本实用新型的技术方案，通过在机床上设置气压平衡装置，以平衡主轴组件的重力，使得驱动组件在驱动主轴组件移动时的驱动力保持平稳，提高了机床运行的稳定性，进而有效保证了加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型气压平衡装置与机床的装配示意图；

图2为图1的平面结构示意图；

图3为本实用新型气压平衡装置的工作原理示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。而X方向、Y方向与Z方向一般指机床在工作时的默认三轴方向。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种机床的气压平衡装置及机床。

参照图1及图2，图1为本实用新型气压平衡装置与机床的装配示意图；图2为图1的平面结构示意图。

在本实施例中，所述机床包括支架100、安装板200、主轴组件300、驱动组件(未图示)及两个气压平衡装置400。

优选的，所述支架100为龙门支架100，其包括相对设置的两竖臂120及连接于两所述竖臂120的一横臂140。优选的，所述支架100一体成型，两所述竖 臂120远离所述横臂140的一端安装于工作平台(未图示)上，并可在所述工作平台上移动，以实现Y方向上的位移。

优选的，所述横臂140上设有水平设置的第一滑轨142，所述安装板200上对应所述第一滑轨142设有第一滑块202，通过所述第一滑块202与所述第一滑轨142的配合实现所述安装板200的可移动安装，进而实现X方向上的位移。

优选的，所述主轴组件300包括主轴箱320及安装于所述主轴箱320内的主轴340。所述主轴箱320上设有竖直设置的第二滑轨322，所述安装板200上对应所述第二滑轨322设有第二滑块204，通过所述第二滑块204与所述第二滑轨322的配合实现所述主轴组件300的可移动安装，进而实现Z方向上的位移。

优选的，所述驱动组件具体包括第一直线电机、第二直线电机及第三直线电机。其中，所述第一直线电机用于驱动所述支架100在所述工作平台上移动(Y方向)；所述第二直线电机用于驱动所述安装板200在所述横臂140上移动(X方向)；所述第三直线电机用于驱动所述主轴组件300在所述安装板200上移动(Z方向)；进而实现了机床的三轴驱动。

优选的，所述气压平衡装置400为两个，分别安装于所述主轴组件300的两侧，用于平衡所述主轴组件300的重力，以使得所述驱动组件的第三直线电机驱动所述主轴组件300移动时输出的驱动力保持平稳。所述气压平衡装置400包括气缸420及与所述气缸420连接的储气装置440。如图3所示，所述气缸420包括固定安装于所述安装板200上的缸体422、连接于所述主轴组件300的杆体424，以及安装于所述杆体424上，且位于所述缸体422内的活塞426。所述储气装置440具体为固定安装于所述支架100的横臂140上的储气罐，其通过气管与所述气缸420的缸体422连接，用于为所述气缸420供气。

具体的，所述缸体422的内腔被所述活塞426分割成两个相互独立的腔体。而位于上方的腔体内的气体压力T1与所述主轴组件300的重力G之合等于位于下方的腔体内的气体压力T2(图3中，以箭头表示力的方向)。进而平衡掉所述主轴组件300的重力G。当所述第三直线电机驱动所述主轴组件300向上移动时，所述杆体424随着所述主轴组件300向上移动，所述活塞426也向上移动，这时两所述腔体的容积改变(位于下方的腔体的容积变大，位于上方的腔体的容积变小)，为了保证T2＝T1+G，可以通过对位于上方的腔体进行放气，对位于下方的腔体进行补气实现。而当所述第三直线电机驱动所述主轴组件300 向下移动时，所述杆体424随着所述主轴组件300向下移动，所述活塞426也向下移动，这时两所述腔体的容积改变(位于下方的腔体的容积变小，位于上方的腔体的容积变大)，为了保证T2＝T1+G，可以通过对位于上方的腔体进行补气，对位于下方的腔体进行放气实现。

本实施例的技术方案，通过在机床上设置气压平衡装置400，以平衡主轴组件300的重力，使得驱动组件在驱动主轴组件300移动时的驱动力保持平稳，提高了机床运行的稳定性，进而有效保证了加工精度。

进一步的，在本实施例中，所述气压平衡装置400还包括制动装置460；所述制动装置460用于在所述驱动组件停止工作时，制动所述气缸420。

具体的，所述制动装置460可为安装在所述缸体422上的制动阀，优选为气制动阀。当所述机床停止工作时，所述制动阀关闭气缸420的进气与出气，以保证两所述腔体之间的压力差等于所述主轴组件300的重力，进而有效避免主轴组件300在重力的作用下下滑的状况发生，有效保证机床的操作安全性。

值得一提的是，所述制动装置460并不限于上述的制动阀，还可以通过在所述气缸420上设置锁气管来实现，当所述机床停止工作时，通过锁气管将两个腔体内的气体锁住，进而实现对所述主轴组件300的重力的平衡。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。