一種適用開放式結構加工設備的橫梁動態平衡機構及機床的制作方法

本發明屬于機械工程相關技術設備領域，具體的說，是涉及一種適用開放式結構加工設備的橫梁動態平衡機構及機床。

背景技術：

目前，開放式加工設備主要應用于軌道車輛、門窗、建筑幕墻等材料的加工，加工的工件通常整體長寬比較大，開放式結構便于工件裝卸。

因開放式加工設備床身、立柱、橫梁及滑枕整體呈C型結構，只靠立柱支撐整個橫梁及滑枕的重量，當滑枕沿橫梁Y向移動時，繞橫梁立柱連接面會產生一個傾覆力矩，使橫梁變形導致主軸刀尖產生運動偏差，進而影響設備加工精度。

綜上所述，現有技術中對于開放式加工設備容易傾覆產生偏差的問題，尚缺乏有效的解決方案。

基于上述原因，有必要設計一種橫梁動態平衡機構，來解決上述問題。

技術實現要素：

為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種適用開放式結構加工設備的橫梁動態平衡機構，通過設置配重機構，可以隨著滑枕運動動態配重，以抵消傾覆力矩使橫梁達到平衡狀態。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種適用開放式結構加工設備的橫梁動態平衡機構，包括支撐機構、配重機構和聯動機構；

所述支撐機構用于支撐配重機構和聯動機構；

所述聯動機構包括第一往復移動機構和第二往復移動機構，第一往復移動機構與滑枕連接，第二往復移動機構與配重機構連接；第一往復移動機構和第二往復移動機構由同一動力源帶動，在第一往復移動機構帶動滑枕向一方向移動時，第二往復移動機構帶動配重機構向相對應的反方向移動，以實現動態平衡。

本發明的動態平衡機構中，設置配重機構和滑枕相配合，聯動機構在帶動滑枕移動時，可帶動配重機構以與滑枕反方向移動，從而實現了隨著滑枕運動動態配重，以抵消傾覆力矩使橫梁達到平衡狀態，進而避免了橫梁發生傾覆，從而保證了設備的加工精度。

所述第一往復移動機構包括驅動絲杠，所述驅動絲杠與滑座相配合，滑座與滑枕連接。驅動絲杠的動力帶動滑座移動，滑座進而帶動滑枕移動，絲杠和滑座的配合能保證可靠傳輸動力。

所述第二往復移動機構包括平衡絲杠，所述平衡絲杠與絲杠螺母相配合，絲杠螺母與配重機構連接。平衡絲杠的動力帶動絲杠螺母移動，絲杠螺母進而帶動配重機構移動，絲杠和絲杠螺母的配合能保證可靠傳輸動力。

所述平衡絲杠端部與第一帶輪連接，驅動絲杠端部與第二帶輪連接，第一帶輪和第二帶輪通過皮帶連接，所述第一帶輪或第二帶輪通過傳動機構與動力源連接。動力源通過傳動機構將動力傳遞給平衡絲杠或驅動絲杠，平衡絲杠和驅動絲杠之間通過皮帶傳輸動力，可以保證配重機構和滑枕同時動作，即能保證配重機構根據滑枕的位置運動至相應位置，進而抵消滑枕的傾覆力矩。

進一步的，所述平衡絲杠和驅動絲杠的旋向相反。平衡絲杠和驅動絲杠旋向相反，即在轉動時，其上的絲杠螺母和滑座能發生相反運動，可靠保證配重機構沿與滑枕運動反方向移動。

或者，所述平衡絲杠端部與第一齒輪連接，驅動絲杠端部與第二齒輪連接，第一齒輪和第二齒輪相嚙合，所述第一齒輪或第二齒輪通過傳動機構與動力源連接。使驅動絲杠和平衡絲杠通過齒輪配合，在動力源傳輸動力給第一齒輪或第二齒輪時，驅動絲杠和平衡絲杠則自行異向轉動，進而保證配重機構和滑枕的反方向運動。

進一步的，所述平衡絲杠和驅動絲杠的旋向相同。在平衡絲杠和驅動絲杠通過齒輪嚙合傳動的情況下，兩者旋向相同才可保證配重機構和滑枕反方向運動。

所述配重機構底部與平衡滑塊連接，所述平衡滑塊與平衡導軌滑動配合。使配重塊在隨絲杠螺母移動時，配重塊底部沿平衡導軌滑動，往復移動過程更為平穩可靠。

所述支撐機構包括支撐方管，所述第一往復移動機構和第二往復移動機構均與支撐方管連接。

本發明還提供一種機床，通過在機床橫梁內部布置動態平衡機構，使橫梁達到平衡狀態，提高了加工設備的加工精度。

一種機床，包括機床立柱，所述機床立柱上部與橫梁連接，所述橫梁內安設有如上所述的動態平衡機構。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明中通過配重機構與滑枕的反向運動，可以抵消滑枕產生的傾覆力矩，從而降低刀尖處的變形。

同類型的加工設備只需根據橫梁兩端的伸出長度與滑座、滑枕的重量，相應的調整大小帶輪的傳動比、絲杠螺距比以及配重塊的重量，就可以使用本發明機構調整平衡，通用性較強。

本發明的平衡機構完全置于橫梁內部，不影響整機外觀，不會影響加工設備的正常工作。

通過本發明實現了開放式結構加工設備橫梁的動態平衡，且結構成本低，自動化程度高，提高了加工設備的加工精度。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1是本發明的軸測圖；

圖2是本發明橫梁內部機構布設的結構示意圖；

圖3是本發明的縱向剖視圖；

圖中，1.立柱，2.Y向驅動絲杠，3.Y向驅動小帶輪，4.平衡絲杠，5.平衡大帶輪，6.Y向驅動電機小帶輪，7.Y向驅動電機，8.橫梁，9.滑座，10.滑枕，11.主軸頭，12.絲杠螺母，13.軸承座，14.軸承座安裝板，15.配重塊，16.平衡導軌，18.平衡導軌安裝板，19.平衡滑塊，20.加強筋板，21.支撐方管。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術所介紹的，現有技術中存在開放式加工設備容易傾覆產生偏差的問題，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種適用開放式結構加工設備的橫梁動態平衡機構及機床。

實施例1：

本申請的一種典型的實施方式中，如圖1-圖3所示，提供了一種適用于開放式結構加工設備橫梁動態平衡機構，包括支撐機構、配重機構及聯動機構。

支撐機構包括支撐方管21和加強筋板20，加強筋板20數目可根據橫梁8長度進行選擇。支撐方管21設置于橫梁8內部，橫梁8為一中空方管，支撐方管21與橫梁8通過加強筋板20連接。支撐方管21內腔下表面設有平衡導軌安裝板18，平衡導軌16通過螺栓緊固連接在平衡導軌安裝板18上。

配重機構為一配重塊15，其兩端各通過一絲杠螺母12與平衡絲杠4相連接，配重塊15底面通過螺栓固定連接在平衡滑塊19上。平衡滑塊19與平衡導軌16滑動配合。使配重塊15在隨絲杠螺母12移動時，配重塊15底部沿平衡導軌16滑動，配重塊在隨絲杠螺母移動時，配重塊底部沿平衡導軌滑動，往復移動過程更為平穩可靠。

聯動機構包括第一往復移動機構和第二往復移動機構，第一往復移動機構與滑枕連接，第二往復移動機構與配重機構連接；第一往復移動機構和第二往復移動機構由同一動力源帶動，在第一往復移動機構帶動滑枕向一方向移動時，第二往復移動機構帶動配重機構向相對應的反方向移動，以實現動態平衡。

本實施例中，第一往復移動機構和第二往復移動機構采用絲杠機構，在符合加工設備的加工要求下，也可以替換為氣動元件、液壓元件、及其他能實現往復運動的機械機構。

本發明的動態平衡機構中，設置配重機構和滑枕相配合，聯動機構在帶動滑枕移動時，可帶動配重機構以與滑枕反方向移動，從而實現了隨著滑枕運動動態配重，以抵消傾覆力矩使橫梁達到平衡狀態，進而避免了橫梁發生傾覆，從而保證了設備的加工精度。

第一往復移動機構包括Y向驅動絲杠2，Y向驅動絲杠2與滑座9相配合，滑座9與滑枕10連接，滑枕10上連接主軸頭11。

第二往復移動機構包括平衡絲杠4，平衡絲杠4與絲杠螺母12相配合，絲杠螺母12與配重塊15連接。

平衡絲杠4端部與平衡大帶輪5(即第一帶輪)連接，Y向驅動絲杠2端部與Y向驅動小帶輪3(即第二帶輪)連接，平衡大帶輪5和Y向驅動小帶輪3通過皮帶連接，平衡大帶輪5或Y向驅動小帶輪3通過傳動機構與動力源連接，動力源即為電機。本實施例中傳動機構為Y向驅動電機小帶輪6和皮帶，Y向驅動電機小帶輪6通過皮帶與平衡大帶輪5連接，Y向驅動電機小帶輪6與Y向驅動電機7連接。平衡大帶輪5、Y向驅動小帶輪3、Y向驅動電機小帶輪6的傳動方式為開口傳動。動力源通過傳動機構將動力傳遞給平衡絲杠或驅動絲杠，平衡絲杠和驅動絲杠之間通過皮帶傳輸動力，可以保證配重機構和滑枕同時動作，即能保證配重機構根據滑枕的位置運動至相應位置，進而抵消滑枕的傾覆力矩。

平衡絲杠4和Y向驅動絲杠2的旋向相反，在Y向驅動電機7運轉時，平衡絲杠4和Y向驅動絲杠2帶動其上的絲杠螺母12、配重塊15和滑座9向相反方向移動，形成平衡。本實施例中Y向驅動絲杠2為右旋大螺距絲杠，平衡絲杠4為左旋小螺距絲杠。

平衡絲杠4的螺距較Y向驅動絲杠2的螺距小，平衡絲杠4兩端通過軸承座13與軸承座安裝板14固定在橫梁8內部，平衡絲杠4外伸端通過平鍵連接有平衡大帶輪5，平衡大帶輪5兩側各有一小帶輪，一側為Y向驅動小帶輪6，與Y向驅動絲杠2連接，另一側為Y向驅動電機小帶輪3，與Y向驅動電機7連接。

或者，還可以采用下述方式：平衡絲杠4端部與第一齒輪連接，Y向驅動絲杠2端部與第二齒輪連接，第一齒輪和第二齒輪相嚙合，第一齒輪或第二齒輪通過傳動機構與動力源連接。平衡絲杠4和Y向驅動絲杠2的旋向相同，通過第一齒輪和第二齒輪的嚙合傳動，平衡絲杠4和Y向驅動絲杠2轉向相反，帶動其上的絲杠螺母12、配重塊15和滑座9向相反方向移動，形成平衡。驅動絲杠和平衡絲杠通過齒輪配合，在動力源傳輸動力給第一齒輪或第二齒輪時，驅動絲杠和平衡絲杠則自行異向轉動，進而保證配重機構和滑枕的反方向運動。

實施例2：

本申請的另一種典型的實施方式中，提供了一種機床，包括機床立柱1，機床立柱1上部與橫梁8連接，機床具有開放式床身，開放式加工設備床身、立柱、橫梁及滑枕整體呈C型結構，橫梁8內安設有如實施例1的動態平衡機構。

支撐機構的支撐方管21的外表面焊接有加強筋板20，并整體與橫梁8內腔焊接連接，整個平衡機構設置于橫梁內部。第二往復移動機構通過平衡導軌16布置在支撐方管21內部。軸承座安裝板14連接在橫梁8上，通過軸承座13固定平衡絲杠4。將第一往復機構布置在橫梁8外側，并與滑座9配合。

調整滑座9、滑枕10以及配重塊15的初始位置，使三者的初始位置皆與立柱1的位置重合，在Y向驅動電機7的帶動下，平衡絲杠4與Y向驅動絲杠2同時旋轉，滑座9與滑枕10在Y向驅動絲杠2的帶動下，從初始位置向加工位置運動，而配重塊15則在平衡絲杠4的帶動下，沿平衡導軌16由初始位置向平衡位置運動。

平衡絲杠4與Y向驅動絲杠2的螺距比、平衡大帶輪5與Y向驅動小帶輪3的傳動比以及配重塊15的重量均是根據橫梁8在立柱1兩端的長度比、滑座9以及滑枕10的重量確定的，從而保證滑座9、滑枕10在橫梁8上運動時，配重塊15總是能移動到相應的平衡位置并抵消滑座9、滑枕10產生的傾覆力矩。

從上述實施例可以看出，本發明采用電機驅動、帶、絲杠傳動，驅動機構為驅動滑座9、滑枕10的Y向驅動電機7，無需添加額外驅動機構；平衡機構大部分均在橫梁內部，不影響整機視覺效果，外形美觀；通過選取合理的絲杠螺距比、大小帶輪傳動比及配重塊的重量，以獲得配重塊相對于滑座9、滑枕10的正確平衡位置，可快速實現橫梁動態平衡，且平衡成本低，自動化程度高。

利用平衡機構對橫梁進行調平的方法，具體操作步驟如下：

A、調整滑座9、滑枕10的初始位置，使其初始位置與立柱1位置重合；

B、根據橫梁8相對于立柱1兩側的伸出長度以及滑座9滑枕10的重量，選取大小帶輪傳動比、絲杠螺距比以及配重塊的重量；

C、將配重塊15通過絲杠螺母12安裝在平衡絲杠4上；

D、將配重塊15通過平衡滑塊19連接在支撐方管21底面上；

E、將平衡絲杠4通過軸承座13固定在橫梁8內部；

F、將平衡絲杠4伸出端與平衡大帶輪5連接，并將平衡大帶輪5與Y向驅動電機小帶輪6連接；

G、調節配重塊15的初始位置，使其初始位置也與立柱1位置重疊；

H、將平衡大帶輪5與Y向驅動小帶輪3連接，Y向驅動電機7帶動大小帶輪同時轉動，使滑枕10、配重塊15同時反向運動，以實現橫梁的動態平衡。

以上所述僅為本申請的優選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。