一种落地镗床平衡砣防坠落装置的制作方法

本发明涉及一种大型落地镗床刀具主轴传动箱平衡装置，属于机械装置技术领域。

背景技术：

机加工厂的大型落地镗床都是由床身导轨、滑座和立柱组成的，立柱装于滑座上，刀具主传动轴箱装于立柱上，滑座沿床身导轨横向移动实现x轴向移动，刀具主传动箱沿立柱纵向移动实现y轴移动，同时刀具主传动箱的刀杆伸缩实现z轴运动。以此满足工件定位加工要求。

在落地镗床运行过程中，刀具主传动箱在传动系统的驱动下沿立柱的纵向频繁移动，对于刀具主传动箱重量在20吨以上的大型落地镗床，为确保传动系统正常工作，通常都要设置平衡砣，以抵消刀具主传动箱的自重，减轻纵向移动传动机构-滚动丝母副的承载力，提高其使用寿命。

平衡砣和刀具主传动箱之间大多通过链条或钢丝绳连接，机床运行时，平衡砣在刀具主传动箱的带动下，沿设置在立柱内部的竖直导轨上下移动，大型落地镗床的立柱高度在10米左右，刀具主传动箱纵向移动距离都在8米以上，为了防止链条或钢丝绳意外断裂后平衡砣从高位坠落，造成落地镗床主体结构的损坏，大型落地镗床的平衡砣都设有自锁装置，当平衡砣意外坠落时，该装置通过机械连杆机构，带动夹紧块抱紧管式导轨，利用夹紧块与管式导轨接触面的摩擦力阻止平衡砣迅速坠落。

但在大型落地镗床的实际运行过程中，自锁装置经常失效。受自锁装置本身机械结构和机床立柱结构限制，无法对其进行日常检查和调整，在自锁装置的连杆机构磨损或与平衡砣对中不精确情况下，就会出现自锁装置误动作，造成平衡砣连接链条或钢丝绳拉断，平衡砣坠落。

大型落地镗床平衡砣高位坠落对机床造成的损坏是毁灭性的，同时还存在人身安全隐患，因此如何从根本上解决平衡砣高位坠落问题，消除事故隐患，一直是困扰有关技术人员的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种落地镗床平衡砣防坠落装置，以避免平衡砣高位坠落造成设备损坏，消除事故隐患。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种落地镗床平衡砣防坠落装置，构成中包括带有自锁装置的平衡砣和多个悬吊单元，所述平衡砣通过滚轮安装在承载刀具主传动轴箱的立柱内部的竖直导轨上，每个悬吊单元包括钢丝绳、绳轮和张力传感器，所述绳轮通过支架固定在立柱上部，所述钢丝绳的一端固定在平衡砣的自锁装置上，另一端绕过绳轮后与大型机床刀具主传动轴箱连接，所述张力传感器安装在钢丝绳上，张力传感器的信号输出端接机床控制器的输入端。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述自锁装置包括绳座、杠杆、连杆、竖直压杆、弹簧、导向板、两条滑轨、两个抱紧块和两个水平销轴，两条滑轨固定在平衡砣上并对称布置在竖直导轨的两侧，二者的上端向竖直导轨倾斜；两个抱紧块与竖直导轨相对应并分别与两条滑轨滑动连接；所述导向板位于两个抱紧块的一侧，两个水平销轴固定在导向板上并分别插入两个抱紧块上的斜向滑槽内；所述杠杆的中部与固定在平衡砣上部的支座转动连接，杠杆的一端通过竖直压杆与导向板连接，另一端通过连杆与绳座连接；所述绳座上固定悬吊单元的钢丝绳；所述弹簧套在竖直压杆上，弹簧的一端顶在杠杆上，另一端顶在平衡砣上。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，构成中包括机械缓冲器，所述机械缓冲器固定在立柱下部的滑座上并位于平衡砣的正下方。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述水平销轴的外部套装有自润滑耐磨套。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述钢丝绳和绳轮可以由链条和链轮替代。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述机械缓冲器也可以固定在平衡砣的下表面。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述机械缓冲器为聚氨酯缓冲器或螺旋弹簧。

上述落地镗床平衡砣防坠落装置，所述悬吊单元的数量为2～4个。

本发明利用张力传感器实时监测各悬吊单元中钢丝绳所受的张力，当部分或全部钢丝绳张力超限时，机床控制器使机床停止运行并发出报警信息，提示维修人员及时排除故障；当张力传感器失灵或钢丝绳异常断裂时，自锁装置能够可靠动作，实现抱紧自锁；在自锁装置、多个悬吊单元均出现故障时，则利用机械缓冲器实现最终的保护。这种多重保护措施可有效防止平衡砣坠落事故的发生，避免平衡砣坠落给企业造成损失，保证设备和人员的安全。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是自锁装置的结构示意图；

图3是a-a剖视图；

图4是b-b剖视图。

图中各标号为：1、刀具主传动轴箱；2、张力传感器；3、滚动丝母副；4、钢丝绳；5、支架；6、绳轮；7、竖直导轨；8、自锁装置，9、平衡砣；10、立柱；11、机械缓冲器；12、滑座；13、绳座；14、连杆；15、杠杆；16、压杆；17、弹簧；18、滑轨；19、水平销轴；20、抱紧块；21、导向板；22、自润滑耐磨套。

具体实施方式

本发明针对现有技术存在的弊端，提供了一种可靠性更高的落地镗床刀具主轴传动箱平衡装置，以提高机床运行的安全性，避免因平衡砣坠落造成的机床报废事故。

参看图1，本发明包括平衡砣9、机械缓冲器11和多个悬吊单元，每个悬吊单元包括张力传感器2、钢丝绳4（或链条）和绳轮6（或链轮），链条或钢丝绳4的两端分别连接刀具主传动箱1和平衡砣9的自锁装置，张力传感器2安装于平衡砣9连接链条或钢丝绳上适当部位，当钢丝绳4受力超过设定值时，张力传感器2发出电信号，此信号引入机床控制器的急停控制程序中，同时可附加声光报警装置。

本发明通过张力传感器2实现链条或钢丝绳4断裂的直接保护，直接保护的辅助装置包括继电器等控制元器件及声光报警装置。

机械缓冲器11安装于立柱10内下部空间所对应的滑座面上（也可以安装在平衡砣9的下表面），该空间不影响平衡砣9下限行程，当张力传感器2和平衡砣自锁装置均意外失效时，机械缓冲器11吸收平衡砣9坠落冲击力，避免机床主体结构损坏。

参看图2～图4，自锁装置8主要包括绳座13、连杆14、杠杆15、竖直压杆16、弹簧17、滑轨18、水平销轴19、抱紧块20、导向板21和自润滑耐磨套22，自锁装置安装于平衡砣9上。在刀具主传动轴箱上下移动时，由于绳座13与连杆14、杠杆15、竖直压杆16依次相连，根据杠杆原理，弹簧17被压缩，竖直压杆16带动导向板21向下移动，水平销轴19在导向板的斜向滑槽内斜向下移动，促使抱紧块打开，刀具主传动轴箱上下移动时，平衡砣沿立柱内的管状竖直导轨7上下移动。反之，当钢丝绳突然断裂时，抱紧块闭合，抱在竖直导轨上，实现自锁。

在平衡砣9自锁装置中，抱紧块20的水平销轴19处加装了自润滑耐磨套22。因机床长期使用，极易造成抱紧块水平销轴19和导向板21的斜向滑槽接触面处变形形成凹坑，使抱紧块20动作卡阻，导致平衡砣9自锁装置失效，最终引发机床损坏事故。改进后，水平销轴19与自润滑耐磨套22之间由原来的滑动摩擦改进为滚动摩擦，消除了抱紧块动作卡阻造成的平衡砣自锁装置失效隐患。水平销轴根据导向板斜向滑槽尺寸和自润滑耐磨套尺寸，重新设计制作。

本发明利用张力传感器实时监测各悬吊单元中钢丝绳所受的张力，一般情况下，多个悬吊单元不会同时出现故障，当个别悬吊单元出现故障时，其他悬吊单元的钢丝绳或链条的张力会明显增大，而故障悬吊单元的钢丝绳或链条的张力则减小，机床控制器根据各钢丝绳或链条张力的变化即可判断是否存在平衡砣坠落风险，当部分或全部钢丝绳张力超限时，机床控制器使机床停止运行并发出报警信息，提示维修人员及时排除故障；

当上述张力传感器失灵或钢丝绳异常断裂时，自锁装置能够可靠动作，实现抱紧自锁。并且，在自锁装置、多个悬吊单元均出现异常不起作用的情况下，利用机械缓冲器实现最终的保护，防止平衡砣坠落后造成损失。有效防止了平衡砣坠落事故的发生，保证了设备和人员的安全。

本发明改进了平衡砣防坠落自锁装置，通过多重组合的安全保护装置，消除了现有技术之弊病，杜绝了因自锁装置机械机构磨损造成的自锁失效事故。

相对于现有技术，本发明结构简单，便于检查，可靠性高，一次性投入和后期维护费用低。