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一种配重平衡系统及使用方法

阅读：100发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种配重平衡系统及使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于精密加工与测试技术领域，本发明提出了一种配重平衡系统及使用方法。该配重平衡系统是基于恒负载弹簧装置的配重系统，达到了平衡工作负载的同时避免了传统配重块较大的自重，减小了支撑件的承压和运动变形；克服了弹簧配重系统在结构设计和加工工艺方面存在的较为复杂的问题；通过双向锁紧结构，避免了绳索末端的滑绳现象；采用转接板的侧面贴塑与端面光孔调配的方式及导向轮轴向调节的方法，改善了质心瞬态偏移而出现的振荡运动现象，进而实现了转接板在L型适配板后背面中的平稳运动。该系统具有结构简单、设计加工方便、支撑构件的承压变形小、运动平稳等优点，具有良好的市场应用前景与推广价值。，下面是一种配重平衡系统及使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种配重平衡系统，其特征在于，包括：两套恒负载弹簧装置(1)、导轨软带(2)、转接板(3)、钢丝绳(4)、配重支撑构件(5)、双向锁紧结构(6)、工作台(7)、垫板(8)，其中，导轨软带(2)对转接板(3)的侧面进行贴塑处理；钢丝绳(4)一端通过双向锁紧结构(6)与工作台(7)一端固定锁紧；钢丝绳(4)另一端经配重支撑构件(5)跨过导向轮(5-1)，与转接板(3)端面上设有的光孔A(3-3)固定连接；每套恒负载弹簧装置(1)包括一个弹簧片和弹簧片旋转轴两端的支架；所述的转接板(3)的两侧面分别设有凹槽A(3-1)，凹槽A(3-1)底面分别设有螺纹孔A(3-2)，通过螺栓分别与两套恒负载弹簧装置(1)的弹簧片(1-1)固定连接；两个弹簧片两端的支架在竖直方向上顺次设置，位于上方的弹簧片两端的支架与L型适配板(10)竖直方向的后背面固定连接，位于下方的弹簧片两端的支架经垫板(8)与L型适配板(10)竖直方向的后背面固定连接；保证弹簧片的旋转轴线垂直于L型适配板侧面；

所述的双向锁紧结构(6)包括：钢丝绳夹块(6-1)、钢丝绳二次夹块(6-2)，钢丝绳夹块(6-1)的两端面沿其几何对称线设有V型夹槽A(6-1-1)、V型夹槽B(6-1-2)和沉头孔B(6-1-

3)；钢丝绳二次夹块(6-2)设有豁口面(6-2-2)和沉头孔C(6-2-3)，豁口面(6-2-2)上设有V型夹槽C(6-2-1)；

钢丝绳(4)通过V型夹槽A(6-1-1)经螺栓与工作台(7)上对应设置的V型夹槽D(7-1)进行锁紧；再将钢丝绳(4)末端弯转90°沿钢丝绳夹块(6-1)另一侧的V型夹槽B(6-1-2)，通过钢丝绳二次夹块(6-2)经豁口面(6-2-2)处的V型夹槽C(6-2-1)，采用螺栓进行双向夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种配重平衡系统，其特征在于，所述配重支撑构件(5)包括：

导向轮(5-1)、上盖板(5-2)、下箍板(5-3)、L型连接板(5-4)，两个L型连接板(5-4)对称设置于上盖板(5-2)上方两侧，每个L型连接板(5-4)的侧面上设有两个导向轮(5-1)，下箍板(5-

3)固定于上盖板(5-2)下方；上盖板(5-2)上方设有与L型连接板(5-4)、下箍板(5-3)连接的螺纹孔B(5-2-1)、沉头孔A(5-2-2)、光孔B(5-2-3)、弧形槽A(5-2-4)和凹槽B(5-2-5)；下箍板(5-3)上设有紧定螺钉调节安装螺纹孔C(5-3-1)、与弧形槽A相对应的弧形槽B(5-3-3)及与上盖板(5-2)连接的螺纹孔D(5-3-2)；L型连接板(5-4)下底面设有光孔C(5-4-2)，侧面设有螺纹孔E(5-4-1)；上盖板(5-2)与下箍板(5-3)经内六角螺栓连接；L型连接板(5-4)与上盖板(5-2)经螺钉和防松垫片连接；导向轮(5-1)经螺栓连接于L型连接板(5-4)侧面并采用螺母防松。

3.权利要求1-2任一所述的配重平衡系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，依据工作负载和结构空间选择相应的恒负载弹簧装置(1)；

步骤2，将选定后的两个恒负载弹簧装置(1)采用翻转180°的安装方式，以L型适配板(10)的竖直后背面为安装基准面经内六角螺栓固于其上，同时保证恒负载弹簧装置(1)的回转轴线平行于L型适配板(10)的水平支撑面，其中靠近L型适配板(10)水平支撑面的恒负载弹簧装置(1)的支架(1-2)底部通过垫板(8)以确保两个恒负载弹簧装置(1)沿竖直方向运动不干涉；

步骤3，采用胶粘的方式在转接板(3)靠近L型适配板(10)的三个竖直侧面通过导轨软带(2)对进行贴塑处理，并且将转接板(3)沿竖直方向与钢丝绳(4)一端和恒负载弹簧装置(1)分别采用焊接节点和内六角螺栓固连；

步骤4，将组装后的配重支撑机构(5)置于Z轴直线导轨(9-3)电机侧的端面；

步骤5，预先将恒负载弹簧装置(1)中弹簧片(1-1)调至一定距离，以保证同步稳定的提供恒张力，再将钢丝绳(4)另一端跨过导向轮(5-1)与工作台(7)经V型夹槽D(7-1)通过钢丝绳夹块(6-1)、钢丝绳二次夹块(6-2)进行穿线，并采用焊接节点方式分别卡住；

步骤6，通过调试，最终实现工作负载的配重平衡。

说明书全文

一种配重平衡系统及使用方法

技术领域

[0001] 本发明属于精密加工与测试技术领域，涉及一种配重平衡系统及使用方法。

背景技术

[0002] 配重平衡系统在机床、提升设备等方面有着广泛的应用，其主要作用是减轻电机的负载与减小提升工作负载时所需的力矩。

[0003] 传统的配重平衡系统包括主配重箱和辅助配重箱及内部的配重块/铁/盘、导向轮、配重支撑结构等。传统的配重平衡系统是采用加配重块的方法，即重物与绳索一端相连，此绳索跨过一个定滑轮，绳索另一端和在质量与重物质量相同的配重块连接，当对定滑轮的旋转轴施加很小的力矩时，则能够实现重物的提升。此方法的不足之处：(1)配重块的质量必须与所提升的重物质量相同，故配重支撑结构承受至少三倍的工作负载；(2)空间结构占比大；(3)在支撑构件的承压与运动变形要求较小的情况下，不能够满足精密微、小型装置的配重平衡。

[0004] 在公开的结构紧凑的弹簧配重系统中表明，弹簧配重系统包括弹簧、绳索及塔轮，此系统虽然能够适用于结构紧凑的小型精密机械的配重平衡，但是弹簧配重系统需要恰当的选取弹簧的弹性系数k、圆柱端半径、锥面螺旋线的参数才能更好地实现配重功能，故对设计人员有更高的要求，并且在塔轮结构上设计与加工曲线沟槽的结构和工艺较为复杂。

发明内容

[0005] 为克服传统和弹簧配重系统的不足；为解决在配重平衡系统中采用夹槽结构进行锁紧的情况下，由于绳索末端存在滑绳而导致的安全隐患；为实现转接板在L型适配板的后背面中因竖直方向的两侧作用力引起质心瞬态偏移而出现的振荡运动现象的改善，本发明提出了基于恒负载弹簧装置的配重平衡系统及使用方法，在提供恒张力的条件下，达到平衡工作负载的同时避免了传统配重块较大的自重，减轻了支撑构件的承压，减小了导轨的运动变形；克服了弹簧配重系统在结构设计和加工工艺方面存在的较为复杂的问题；通过双向锁紧结构，消除了绳索末端由于滑绳引发的安全隐患；采用转接板的侧面贴塑与端面安装孔调配及导向轮轴向调节的方法，改善了质心瞬态偏移而出现的振荡运动现象，进而实现了转接板在L型适配板后背面中的平稳运动。

[0006] 具体技术方案如下：

[0007] 一种配重平衡系统，包括：两套恒负载弹簧装置、导轨软带、转接板、钢丝绳、配重支撑构件、双向锁紧结构、工作台、垫板，其中，导轨软带对转接板的侧面进行贴塑处理；钢丝绳一端通过双向锁紧结构与工作台一端固定锁紧；钢丝绳另一端经配重支撑构件跨过导向轮，与转接板端面上设有的光孔A固定连接；每套恒负载弹簧装置包括一个弹簧片和弹簧片旋转轴两端的支架；所述的转接板的两侧面分别设有凹槽A，凹槽A底面分别设有螺纹孔A，通过螺栓分别与两套恒负载弹簧装置的弹簧片固定连接；两个弹簧片两端的支架在竖直方向上顺次设置，位于上方的弹簧片两端的支架与L型适配板竖直方向的后背面固定连接，位于下方的弹簧片两端的支架经垫板与L型适配板竖直方向的后背面固定连接；保证弹簧片的旋转轴线垂直于L型适配板侧面，同时避免同径的两个弹簧片的伸缩方向上存在运动干涉，最后实现工作负载的配重平衡和平稳运动。

[0008] 进一步地，上述配重支撑构件包括：导向轮、上盖板、下箍板、L型连接板，两个L型连接板对称设置于上盖板上方两侧，每个L型连接板的侧面上设有两个导向轮，下箍板固定于上盖板下方；上盖板上方设有与L型连接板、下箍板连接的螺纹孔B、沉头孔A、光孔B、弧形槽A和凹槽B；下箍板上设有紧定螺钉调节安装螺纹孔C、与弧形槽A相对应的弧形槽B及与上盖板连接的螺纹孔D；L型连接板下底面设有光孔C，侧面设有螺纹孔E；上盖板与下箍板经内六角螺栓连接；L型连接板与上盖板经螺钉和防松垫片连接；导向轮经螺栓连接于L型连接板侧面并采用螺母防松。

[0009] 进一步地，上述的双向锁紧结构包括：钢丝绳夹块、钢丝绳二次夹块，钢丝绳夹块的两端面沿其几何对称线设有V型夹槽A、V型夹槽B和沉头孔B；钢丝绳二次夹块设有豁口面和沉头孔C，豁口面上设有V型夹槽C；

[0010] 钢丝绳通过V型夹槽A经螺栓与工作台上对应设置的V型夹槽D进行锁紧；再将钢丝绳末端弯转90°沿钢丝绳夹块另一侧的V型夹槽B，通过钢丝绳二次夹块经豁口面处的V型夹槽C，采用螺栓进行双向夹紧。

[0011] 上述配重平衡系统的使用方法，包括如下步骤：

[0012] 步骤1，依据工作负载和结构空间选择相应的恒负载弹簧装置。

[0013] 步骤2，将选定后的两个恒负载弹簧装置采用翻转180°的安装方式，以L型适配板的竖直后背面为安装基准面经内六角螺栓固于其上，同时保证恒负载弹簧装置的回转轴线平行于L型适配板的水平支撑面，其中靠近L型适配板水平支撑面的恒负载弹簧装置的支架底部通过垫板以确保两个恒负载弹簧装置沿竖直方向运动不干涉。

[0014] 步骤3，采用胶粘的方式在转接板靠近L型适配板的三个竖直侧面通过导轨软带对进行贴塑处理，并且将转接板沿竖直方向与钢丝绳一端和恒负载弹簧装置分别采用焊接节点和内六角螺栓固连。

[0015] 步骤4，将组装后的配重支撑机构置于Z轴直线导轨电机侧的端面。

[0016] 步骤5，预先将恒负载弹簧装置中弹簧片调至一定距离，以保证同步稳定的提供恒张力，再将钢丝绳另一端跨过导向轮与工作台经V型夹槽D通过钢丝绳夹块、钢丝绳二次夹块进行穿线，并采用焊接节点方式分别卡住。

[0017] 步骤6，通过调试，最终实现工作负载的配重平衡。

[0018] 本发明的有益效果在于，为解决传统和弹簧配重系统的不足，本发明提出了基于恒负载弹簧装置的配重系统及使用方法，达到了平衡工作负载的同时避免了传统配重块较大的自重，减小了支撑件的承压和运动变形；克服了弹簧配重系统在结构设计和加工工艺方面存在的较为复杂的问题；通过双向锁紧结构，避免了绳索末端的滑绳现象；采用转接板的侧面贴塑与端面光孔调配的方式及导向轮轴向调节的方法，改善了质心瞬态偏移而出现的振荡运动现象，进而实现了转接板在L型适配板后背面中的平稳运动。该系统具有结构简单、设计加工方便、支撑构件的承压变形小、运动平稳等优点，具有良好的市场应用前景与推广价值。

附图说明

[0019] 图1配重平衡系统。

[0020] 图2三种平衡配重原理对比简图，(a)传统配重系统，F支撑＝3G负载＝2G负载+G配重块；(b)弹簧配重系统， (c)恒负载弹簧配重系统，F支撑＝2G负载+G恒负载。

[0021] 图3恒负载弹簧装置。

[0022] 图4转接板。

[0023] 图5配重支撑构件。

[0024] 图6上盖板。

[0025] 图7下箍板。

[0026] 图8 L型连接板。

[0027] 图9钢丝绳夹块。

[0028] 图10钢丝绳二次夹块。

[0029] 图11工作台。

[0030] 图12在加工和测量中的应用示例图。

[0031] 图中：1恒负载弹簧装置；1-1弹簧片；1-2支架；2导轨软带；3转接板；3-1凹槽A；3-2螺纹孔A；3-3光孔A；4钢丝绳；5配重支撑构件；5-1导向轮；5-2上盖板；5-2-1螺纹孔B；5-2-2沉头孔A；5-2-3光孔B；5-2-4弧形槽A；5-2-5凹槽B；5-3下箍板；5-3-1螺纹孔C；5-3-2螺纹孔D；5-3-3弧形槽B；5-4L型连接板；5-4-1螺纹孔E；5-4-2光孔C；6双向锁紧结构；6-1钢丝绳夹块；6-1-1V型夹槽A；6-1-2V型夹槽B；6-1-3沉头孔B；6-2钢丝绳二次夹块；6-2-1V型夹槽C；6-2-2豁口面；6-2-3沉头孔C；7工作台；7-1V型夹槽D；7-2螺纹孔F；8垫板；9三直线运动系统；9-1X轴直线导轨；9-2Y轴直线导轨；9-3Z轴直线导轨；10L型适配板。

具体实施方式

[0032] 基于恒负载弹簧装置1的配重平衡系统，通过双向锁紧结构6，采用转接板3的侧面贴塑与端面光孔调配的方式及导向轮5-1轴向调节的方法，提出基于恒负载弹簧装置1的配重平衡系统及使用方法，达到了平衡工作负载的同时避免了传统配重块较大的自重，减轻了支撑构件的承压，减小了导轨的运动变形；克服了弹簧配重系统在结构设计和加工工艺方面存在的较为复杂的问题；解决了绳索末端由于滑绳而导致的安全隐患；改善了质心瞬态偏移而出现的振荡运动现象，进而实现了转接板3在L型适配板10竖直方向后背面中的平稳运动，具体应用、预紧调节及使用方法如下：

[0033] (1)在加工和测量中配重平衡系统的应用：

[0034] 该配重平衡系统可用于在工作台7上安装刀具、测头等时，可进行工作负载的配重平衡，依据工作台7与工作负载的总重量和L型适配板10的结构尺寸选用相应规格的两个恒负载弹簧装置1，采用翻转180°的安装方式，以L型适配板10竖直方向的后背面为安装基准面经内六角螺栓固于其上，并保证恒负载弹簧装置1旋转轴线垂直于L型适配板10侧面，同时为了避免同径的两个恒负载弹簧装置1在弹簧片1-1的伸缩方向上存在运动干涉：一方面通过靠近L型适配板10支撑面的恒负载弹簧装置1支架1-2底部采用垫块的方式，进行旋转轴的径向位置调控；另一方面通过恒负载弹簧装置1弹簧片1-1上光孔与转接板3两侧面凹槽A3-1上的螺纹孔3-2经内六角螺栓固连，其中凹槽A3-1之间的设计距离大于旋转轴上弹簧片1-1的径向总厚度，以达到了既实现恒力传递的同时又确保弹簧片1-1旋转轴水平径向的有效距离。在此基础上，首先通过导轨软带2对转接板3的三侧面进行贴塑处理，将钢丝绳4与已贴塑的转接板3水平端面上的两个光孔3-3进行穿线；其次将靠近转接板3的钢丝绳4一端经螺母采用焊接方式进行卡绳；再次将导向轮5-1、上盖板5-2、下箍板5-3、L型连接板
5-4依次经螺栓固连；然后将组装后的配重支撑构件5置于Z轴直线导轨9-3电机侧的端面，通过下箍板5-3预留螺纹孔5-3-1经球头螺钉与Z轴直线导轨9-3电机端进行紧定调节；最后将钢丝绳4与工作台7上V型夹槽D7-1通过钢丝绳夹块6-1、钢丝绳二次夹块6-2对钢丝绳4另一端进行穿线，经钢丝绳夹块6-1上V型夹槽A6-1-1与工作台7上V型夹槽D7-1的夹紧并在钢丝绳4弯转处进行焊接节点以实现一次卡紧，在钢丝绳夹块6-1另一侧的V型夹槽B6-1-2与钢丝绳二次夹块6-2豁口面6-2-2的V型夹槽C6-2-1经内六角螺栓进行双向锁紧，并在钢丝绳4的最末端经螺母采用焊接方式进行二次卡紧，解决了绳索末端的滑绳现象。

[0035] (2)预紧调节方法

[0036] 首先，将双向锁紧结构6中的钢丝绳夹块6-1通过钢丝绳4经内六角螺栓与工作台7上V型夹槽D7-1锁紧；其次，将钢丝绳4末端弯转90°沿钢丝绳夹块6-1另一侧V型夹槽B6-1-2，通过钢丝绳二次夹块6-2经豁口面6-2-2处的V型夹槽C6-2-1采用内六角螺栓进行二次锁紧；再次，通过调节钢丝绳4两侧的松紧长度使两个恒负载弹簧装置1伸长一定长度，达到提供恒张力的条件以实现同步运动；最后，通过调整转接板3的侧面贴塑厚度和在转接板上增加小砝块的方法抵消质心瞬态偏移量，以保证配重平衡系统的运动平稳性。若钢丝绳4出现跑绳或卡绳现象，通过沿导向轮5-1的回转轴线方向调节与其连接的内六角螺栓的悬臂长度，同时配合转接板上预留的三个光孔3-3进行安装位置调试，以确保配重平衡系统平稳有序运动，最终实现了工作负载的配重平衡；避免了传统配重块较大的自重；克服了弹簧式塔轮的结构设计和加工工艺较为复杂的问题；减轻了X、Y、Z轴直线导轨9-1、9-2、9-3的承压过大，减小了X、Y、Z轴直线导轨9-1、9-2、9-3的运动变形较大，进而从配重承压变形、简化设计及空间结构的角度，在采用导轨形式进行加工及测量的情况下，提高了导轨自身的几何精度；

[0037] (3)一种配重平衡系统的使用方法，包括如下步骤：

[0038] 步骤1，依据工作负载和结构空间选择相应的恒负载弹簧装置1；

[0039] 步骤2，将选定后的两个恒负载弹簧装置1采用翻转180°的安装方式，以L型适配板10的竖直后背面为安装基准面经内六角螺栓固于其上，同时保证恒负载弹簧装置1的回转轴线平行于L型适配板10的水平支撑面，其中靠近L型适配板水平支撑面的恒负载弹簧装置的支架1-2底部通过垫板8确保两个恒负载弹簧装置1沿竖直方向运动不干涉；

[0040] 步骤3，采用胶粘的方式在转接板3靠近L型适配板10的三个竖直侧面进行贴塑处理，其中导轨软带2厚度可根据调试时质心的瞬态偏移量及转接板距离L型适配板10两竖直方位侧面的间隙进行确定，一般在1.5-2mm之间，并且将转接板3沿竖直方向与钢丝绳4一端和恒负载弹簧装置1分别采用焊接节点和内六角螺栓固连；

[0041] 步骤4，将由导向轮5-1、上盖板5-2、下箍板5-3、L型连接板5-4、内六角螺栓及十字螺丝组成的配重支撑机构5置于Z轴直线导轨9-3电机侧的端面；

[0042] 步骤5，预先将恒负载弹簧装置1中弹簧片1-1调至一定距离，以保证稳定的提供恒张力，再将钢丝绳4另一端跨过导向轮5-1与工作台7经V型夹槽D7-1，通过钢丝绳夹块6-1、钢丝绳二次夹块6-2穿线并采用焊接节点方式分别卡住；

[0043] 步骤6，通过调试，最终实现工作负载的配重平衡。

标题	发布/更新时间	阅读量
配重转子-专利编号CN108988525A	2020-05-12	660
配重-专利编号CN1285500C	2020-05-11	868
配重组件-专利编号CN109681578A	2020-05-12	510
配重系统-专利编号CN108136246A	2020-05-13	539
配重装置-专利编号CN105579175A	2020-05-13	746
配重-专利编号CN104132094A	2020-05-11	288
配重-专利编号CN1549789A	2020-05-11	647
配重-专利编号CN102036931B	2020-05-12	786
配重-专利编号CN102036931A	2020-05-11	219
配重工装-专利编号CN108397359A	2020-05-13	758

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