1.本实用新型涉及一种机床气动平衡系统，属于机械加工领域。
背景技术：2.机床重力轴由于承载主轴等部件，重量大，重力轴电机负载相对较大。为了减轻重力轴电机负载，通常在重力轴上加装配重块、液压或氮气平衡系统，以平衡重力负载，使之不会因自重而自行下落。同时，起到限速、防止失控等作用。
3.现有的机床气动平衡系统，通常采用氮气瓶为平衡缸提供气压。根据负载情况，将氮气瓶充入一定压力的氮气，氮气瓶通过气管与平衡缸连接，形成封闭的系统。
4.此种类型平衡系统结构相对简单，可以简单实现平衡重力轴的目的。但也存在以下三点不足：一、由于系统密封性等压力损耗，需要定期维护系统压力，气源为氮气，便利性不足。二、维护充气时，存在高处作业、高压作业的安全风险。三、氮气瓶体积相对较大，占用较大空间。
技术实现要素：5.实用新型目的：为了有效解决系统密封性不良等问题带来的维护不便、安全风险等问题，设计本实用新型，更易于维护，占用空间小，实现自动压力补充和保持，从而有效平衡机床重力负载。
6.技术方案
7.一种机床气动平衡系统，包括：气动增压缸、微控单元、数显压力开关、蓄压气罐、气压平衡缸；
8.其中，蓄压气罐的接口与气压平衡缸连通；数显压力开关的检测端设置在蓄压气罐内，用于检测蓄压气罐的气压；微控单元与数显压力开关电连接；微控单元与气动增压缸电连接；
9.数显压力开关用于当检测到的气压小于预设的低压力设定值，生成并向微控单元发送低压电信号；还用于当检测到气压等于预设的高压设定值，生成并向微控单元发送高压电信号；
10.微控单元用于根据低压电信号，对气动增压缸发出启动信号，还用于根据高压电信号，对气动增压缸发出停止信号；
11.气动增压缸用于将压缩空气压缩成高压空气并输送给蓄压气罐，还用于根据停止信号停止压缩和输送。
12.还包括：连接管路；
13.连接管路用于连通蓄压气罐和气压平衡缸；还用于连接气动增压缸和蓄压气罐。
14.气动增压缸为铝合金气体增压缸。
15.气动增压缸的驱动介质为5-7bar的工业压缩空气。
16.气压平衡缸：用于支撑平衡重力轴，长度根据机床实际选取，固定在机床重力轴
上。
17.数显压力开关安装在蓄压气罐上，检测并显示蓄压气罐内压缩气体的压力值，具有启动和停止高低压设定功能。
18.微控单元用于控制气动增压缸阀体插头通断电，进而控制气动增压缸启动和停止；气动增压缸阀体的电气原理为，利用继电器原理，通过数显压力开关反馈的电信号，控制继电器，进而输出电信号，控制气动增压缸启动和停止。
19.蓄压气罐配有泄压阀，安装有数显压力开关，有高压气管与气压平衡缸相连接。
20.有益效果：气源介质取材简单，为工厂日常使用的压缩空气，当系统检测到压力不足时，增压缸即可启动补充压力，保持在设定范围。有效解决系统密封性不良等问题带来的维护不便的问题。免去了人工充气维护的环节，降低维护安全风险。该系统可以安装在机床外部，空间可自行调整，与现有氮气瓶平衡系统相比，节省安装空间。该系统可以实现自动压力补充和保持，从而有效平衡机床重力负载，降低重力轴电机负载30％-40％。
附图说明
21.图1为一种机床气动平衡系统的结构示意图。
具体实施方式
22.针对公司广泛存在的需要配备重力轴平衡系统的数控机床，设计一种可自动补充和保持压力，占用空间小，布局灵活的机床气动平衡系统。
23.机床气动平衡系统，包括：如附图所示，气动增压缸1、微控单元2、数显压力开关3、蓄压气罐4，气压平衡缸6和7，及连接管路。
24.为实现自动压力补充和保持，本实用新型利用铝合金气动增压缸将低压压缩空气压缩成高压，储存在蓄压气罐内，蓄压气罐与机床平衡缸通过高压气管连接。蓄压气罐上有数显压力开关，根据对数显压力开关启动和停止压力设定值，微控单元对气动增压缸发出启动信号，气动增压缸将(5-7)bar压缩空气增压至60bar。
25.气动增压缸：驱动介质为(5-7)bar工业压缩空气(附图中5，进气口)，缸体尺寸约20cm
×
20cm
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40cm。
26.气压平衡缸用于支撑平衡重力轴，长度根据机床实际选取，固定在机床重力轴上。
27.数显压力开关：安装在蓄压气罐上，检测并显示蓄压气罐内压缩气体的压力值，具有启动和停止高低压设定功能，达到设定值，可向微控单元输出信号。
28.微控单元能够接收数显压力开关发出的信号，根据信号，控制气动增压缸阀体插头通断电，进而控制气动增压缸启动和停止。其电气原理为，利用继电器原理，通过数显压力开关反馈的电信号，控制继电器，进而输出电信号，控制气动增压缸启动和停止。
29.蓄压气罐直径20cm左右，高约50cm，配有泄压阀，安装有数显压力开关，有高压气管与气压平衡缸相连接。
30.实施例1
31.某三轴加工中心采用了机床气动平衡系统系统，气动增压缸和蓄压气罐固定在一个50cm
×
40cm的托盘上，气动增压缸通过风管与工厂压缩风源相连。利用气动增压缸将低压压缩空气压缩成高压，储存在蓄压气罐内，蓄压气罐与机床平衡缸通过3.5m长的高压气
管连接。机床平衡缸固定在z轴上，起到支撑平衡重力的作用。蓄压气罐上的数显压力开关，低压设定为35bar，高压设定为45bar。刚刚启动机床时，由于压力值相对较低，气动增压缸将蓄压气罐内气压增加到设定值45bar。当系统压力降低到35bar时，增压泵再次启动。压力值始终保持在这个范围内。
32.查看系统z轴电机负载，静态负载值为62％。采用此系统前，z轴电机静态负载值为93％，并且长时间使用会伴随电机过热报警。通过本系统，有效的平衡机床重力负载。并且不再需要定期人工拆卸氮气瓶、充装高压氮气，维护便利性和安全性大大提高。
技术特征：1.一种机床气动平衡系统，其特征在于，包括：气动增压缸(1)、微控单元(2)、数显压力开关(3)、蓄压气罐(4)、气压平衡缸；其中，蓄压气罐(4)的接口与气压平衡缸连通；数显压力开关(3)的检测端设置在蓄压气罐(4)内，用于检测蓄压气罐(4)的气压；微控单元(2)与数显压力开关(3)电连接；微控单元(2)与气动增压缸(1)电连接；数显压力开关(3)用于当检测到的气压小于预设的低压力设定值，生成并向微控单元(2)发送低压电信号；还用于当检测到气压等于预设的高压设定值，生成并向微控单元(2)发送高压电信号；微控单元(2)用于根据低压电信号，对气动增压缸发出启动信号，还用于根据高压电信号，对气动增压缸发出停止信号；气动增压缸用于将压缩空气压缩成高压空气并输送给蓄压气罐(4)，还用于根据停止信号停止压缩和输送。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：连接管路；连接管路用于连通蓄压气罐(4)和气压平衡缸；还用于连接气动增压缸(1)和蓄压气罐(4)。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，气动增压缸(1)为铝合金气体增压缸。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，气动增压缸的驱动介质为5-7bar的工业压缩空气。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，气压平衡缸：用于支撑平衡重力轴，长度根据机床实际选取，固定在机床重力轴上。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，数显压力开关安装在蓄压气罐上，检测并显示蓄压气罐内压缩气体的压力值，具有启动和停止高低压设定功能。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，微控单元用于控制气动增压缸阀体插头通断电，进而控制气动增压缸启动和停止；气动增压缸阀体的电气原理为，利用继电器原理，通过数显压力开关反馈的电信号，控制继电器，进而输出电信号，控制气动增压缸启动和停止。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，蓄压气罐配有泄压阀，安装有数显压力开关，有高压气管与气压平衡缸相连接。
技术总结本实用新型涉及一种机床气动平衡系统，属于机械加工领域。系统包括：气动增压缸、微控单元、数显压力开关、蓄压气罐、气压平衡缸。气压平衡缸。气压平衡缸。
技术研发人员：马英坤 韩刚 滕龙 张树威 杨辉
受保护的技术使用者：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2022/7/5
