龙门横梁升降装置的制作方法

本实用新型属于重型机械技术领域，涉及一种龙门横梁升降装置。

背景技术：

立柱是数控龙门铣床、立式车床的重要结构部件,其结构特性对机床的性能影响很大,主要体现在加工精度、抗振性、切削效率、使用寿命等方面。因此,立柱结构的静、动态性能是决定整机性能的重要因素。随着我国现代化产业的发展，纺织行业、机械加工、物流、建筑等行业对龙门结构的需求越来越大。例如龙门结构在纤维铺放成型机中的应用，在机加行业中龙门铣床，龙门三坐标测量仪等，在物流行业和建筑行业中龙门航吊的广泛应用。目前大部分龙门结构设备都是通过丝杠传动装置实现横梁等部件相对立柱升降，尤其是制造业中使用的大型机床设备，如横梁移动型龙门铣床、龙门磨床、大型立式车床等均采用丝杠驱动横梁沿立柱上下运动。但是丝杠传动也有一些缺点，如超重型设备横梁承载极大时，丝杠的承载能力不足，使龙门结构的刚度较差，使用范围较小。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种龙门横梁升降装置，解决了现有采用丝杠传动的龙门结构存在的丝杠承载能力不足、刚度较差的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，龙门横梁升降装置，包括沿竖 直方向设置且互相平行的两根立柱，两根立柱之间水平设有横梁，每根立柱内部设有液压升降装置，横梁的两端分别连接在两个液压升降装置上；

其中液压升降装置包括一层升降机构A，升降机构A的下方设有至少两层升降机构B；

其中升降机构A的结构为：包括平台a，平台a的下方设有剪叉机构a；

其中每根立柱的结构为：包括中空的柱体，柱体的侧面a上设有开口a，开口a与柱体的上下两端均贯通；柱体的侧面b上设有开口b，侧面a与侧面b为柱体的相对两侧面，柱体的底部设有基座。

本实用新型的特点还在于，

其中两个柱体上的开口a正对设置，开口a设置在柱体侧面a的中间位置，开口b设置在柱体侧面b的中间位置；

其中每个柱体上设有四对导轨，四对导轨分别位于柱体的四个侧面上，一对导轨分别位于柱体的一个侧面的两端，四对导轨均与柱体的高度方向平行，横梁的两端恰好从开口a伸入柱体内部，所述横梁的每端两侧分别设有与开口a边缘处配合的凹槽。

其中剪叉机构a包括连杆a和连杆b，连杆a的中部与连杆b的中部铰接；连杆a的一端设有滚轮a，连杆b的一端设有滚轮b；

剪叉机构a还包括连杆c和连杆d，连杆c的中部和连杆d的中部铰接，连杆c的一端设有滚轮c，连杆d的一端设有滚轮d；

连杆a与连杆c之间水平设有相互平行的连杆e和连杆f，连杆 e的一端固接在连杆a的中部，连杆e的另一端固接在连杆c的中部；

连杆f的一端固接在连杆a的另一端，连杆f的另一端固接在连杆c的另一端，连杆a的另一端、连杆c的另一端均与升降机构B铰接；

连杆b与连杆d之间水平设有连杆g，连杆g上设有一对液压缸a，两个液压缸a的固定端分别铰接在连杆g的两端，两个液压缸a的活塞杆端部分别铰接在连杆e的两端，两个液压缸a通过油管a供油；

滚轮a与开设在平台a底部的滑槽a配合，滚轮c与开设在平台a底部的滑槽b配合，滑槽a与滑槽b分别位于平台a的两端；

其中平台a的四个侧面上分别相应设有一对滑块a。

其中每层升降机构B的结构为：包括平台b，平台b的上表面开设有滑槽c和滑槽d，滑槽c和滑槽d分别位于平台b的两端，平台b形状、尺寸与平台a的形状、尺寸均相同，平台b的四个侧面上分别设有一对与导轨配合的滑块b，平台b的下方设有剪叉机构b。

其中剪叉机构b包括连杆h和连杆I，连杆h的中部与连杆I的中部铰接，连杆h的一端设有滚轮e，连杆I的一端设有滚轮f；

剪叉机构b还包括连杆J和连杆k，连杆J的中部和连杆k的中部铰接，连杆J的一端设有滚轮g，连杆k的一端设有滚轮h；

滚轮e与开设在平台b底部的滑槽e连接，滚轮g与开设有在平台b底部的滑槽f连接，滑槽e与滑槽f分别位于平台b的两端；

滑槽c处设有行程开关a；

连杆h和连杆J之间水平设有相互平行的连杆L和连杆m，连杆L的一端固接在连杆h的中部，连杆L的另一端固接在连杆J的中部；

连杆m的一端固接在连杆h的另一端，连杆m的另一端固接在连杆J的另一端；

连杆I和连杆k之间水平设有连杆n，连杆n上设有一对液压缸b,两个液压缸b的固定端分别铰接在连杆n的两端，两个液压缸b的活塞杆端部分别铰接在连杆L的两端，两个液压缸b通过油管b供油。

其中相邻两层所述升降机构B之间的连接方式为：上一层升降机构B中的滚轮f与下一层升降机构B中的滑槽c配合，上一层升降机构B中的滚轮h与下一层升降机构B中的滑槽d配合，上一层升降机构B中连杆h的另一端、上一层升降机构B中连杆J的另一端均铰接在下一层升降机构B中平台b的上表面。

在至少两层升降机构B中，最上层的升降机构B与升降机构A连接，具体的连接方式为：滚轮b与升降机构B中的滑槽c配合，滚轮d与升降机构B中的滑槽d配合，连杆a的另一端与连杆c的另一端均铰接在平台b的上表面；

位于最底层的升降机构B与基座连接，具体的连接方式为：基座的上表面开设有滑槽g和滑槽h,滑槽g中设有行程开关b；

升降机构B中的滚轮f与滑槽g配合，升降机构B中的滚轮h与滑槽h配合；升降机构B中连杆h的另一端、连杆J的另一端均铰接在基座的上表面。

本实用新型的有益效果是，本装置中包括液压升降装置，横梁的 两端分别与液压升降装置连接，本实用新型采用液压缸a、液压缸b提供驱动力，实现了龙门横梁的升降，大大提高龙门立柱在竖直方向上的承载能力，简化机床传动结构，改善龙门结构部件的受力状况，提高机床的加工精度，并使得龙门的动作更加灵活多变。

附图说明

图1是本实用新型龙门横梁升降装置的结构示意图；

图2是图1中立柱的结构示意图；

图3是图1中液压升降系统的结构示意图；

图4是图3是中升降机构A的结构示意图；

图5是图3中平台a的仰视图；

图6是本实用新型龙门横梁升降装置中剪叉机构a的结构示意图；

图7是图3中升降机构B的结构示意图；

图8是图7中平台b的仰视图；

图9是本实用新型龙门横梁升降装置中剪叉机构b的结构示意图；

图10是图1中基座的俯视图；

图11是本实用新型龙门横梁升降装置中控制系统的结构示意图。图中，1.横梁，

2.立柱，2-1.柱体，2-2.开口a，2-3.开口b，2-4.侧面a，2-5.侧面b，2-6.导轨；

3.液压升降装置，3-1.升降机构A，3-1-1.平台a，3-1-2.滑块a，3-1-3.连杆a，3-1-4.连杆b，3-1-5.连杆c，3-1-6.连杆d，3-1-7.连杆e，3-1-8.连杆f，3-1-9.连杆g，3-1-10.滚轮a，3-1-11.滚轮b，3-1-12.滚 轮c，3-1-13.滚轮d，3-1-14.液压缸a，3-1-15.油管a，3-1-16.滑槽a，3-1-17.滑槽b；

3-2.升降机构B，3-2-1.平台b，3-2-2.滑槽c，3-2-3.滑槽d，3-2-4.液压缸b，3-2-5.滑块b，3-2-6.连杆h，3-2-7.连杆I，3-2-8.连杆J，3-2-9.连杆k，3-2-10.连杆L，3-2-11.连杆m，3-2-12.连杆n，3-2-13.滚轮e，3-2-14.滚轮f，3-2-15.滚轮g，3-2-16.滚轮h，3-2-17.油管b，3-2-18.行程开关a，3-2-19.滑槽e，3-2-20.滑槽f；

4.基座，4-1.滑槽g，4-2.滑槽h，4-3.行程开关b；

5.油箱，6.马达，7.单向阀a，8.液控阀，9.单向阀b，10.顺序阀a，11.电磁阀a，12.单向阀c，13.单向阀d，14.电磁阀b，15.调速阀，16.电磁阀c，17.电磁阀d，18.电磁阀e，19.顺序阀b，20.电磁阀f，21.横梁凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型龙门横梁升降装置，结构如图1所示，包括沿竖直方向设置且互相平行的两根立柱2，两根立柱2之间水平设有横梁1，每根立柱2内部设有液压升降装置3，液压升降装置3上连接有控制系统，横梁1的两端分别连接在两个液压升降装置3上。

每根立柱2的结构如图2所示：包括中空的柱体2-1，柱体2-1的侧面a2-4上设有开口a2-2，开口a2-2与柱体2-1的上下两端均贯通；柱体2-1的侧面b2-5上设有开口b2-3，侧面a2-4与侧面b2-5为柱体2-1的相对两侧面，柱体2-1的底部设有基座4。

其中两个柱体2-1上的开口a2-2正对设置，开口a2-2设置在(柱体2-1)侧面a2-4的中间位置，开口b2-3设置在(柱体2-1)侧面b2-5的中间位置；

其中每个柱体2-1上(竖直)设有四对导轨2-6，四对导轨2-6分别位于柱体2-1的四个侧面上(即柱体2-1上总共设有8条导轨2-6)，一对导轨2-6分别位于柱体2-1的一个侧面的两端，四对导轨2-6均与柱体2-1的高度方向平行，横梁1的两端恰好从开口a2-2伸入柱体2-1内部，横梁1的每端(共两端)两侧分别设有与开口a2-2边缘处配合的横梁凹槽21。

如图3所示，液压升降装置3包括一层升降机构A3-1，升降机构A3-1的下方设有至少两层升降机构B3-2。

如图4-6所示，升降机构A3-1的结构为：包括平台a3-1-1，平台a3-1-1的下方设有剪叉机构a，剪叉机构a包括连杆a3-1-3和连杆b3-1-4，连杆a3-1-3的中部与连杆b3-1-4的中部铰接；连杆a3-1-3的一端设有滚轮a3-1-10，连杆b3-1-4的一端设有滚轮b3-1-11；

剪叉机构a还包括连杆c3-1-5和连杆d3-1-6，连杆c3-1-5的中部和连杆d3-1-6的中部铰接，连杆c3-1-5的一端设有滚轮c3-1-12，连杆d3-1-6的一端设有滚轮d3-1-13；

连杆a3-1-3与连杆c3-1-5之间水平设有相互平行的连杆e3-1-7和连杆f3-1-8，连杆e3-1-7的一端固接在连杆a3-1-3的中部，连杆e3-1-7的另一端固接在连杆c3-1-5的中部；

连杆f3-1-8的一端固接在连杆a3-1-3的另一端，连杆f3-1-8的另 一端固接在连杆c3-1-5的另一端，连杆a3-1-3的另一端、连杆c3-1-5的另一端均与升降机构B3-2铰接；

连杆b3-1-4与连杆d3-1-6之间水平设有连杆g3-1-9，连杆g3-1-9上设有一对液压缸a3-1-14，两个液压缸a3-1-14的固定端分别铰接在连杆g3-1-9的两端，两个液压缸a3-1-14的活塞杆端部分别铰接在连杆e3-1-7的两端，两个液压缸a3-1-14通过油管a3-1-15供油(油管a3-1-15的两端各连接一个液压缸a3-1-14)；

滚轮a3-1-10与开设在平台a3-1-1底部的滑槽a3-1-16配合，滚轮c3-1-12与开设在平台a3-1-1底部的滑槽b3-1-17配合，滑槽a3-1-16与滑槽b3-1-17分别位于平台a3-1-1的两端；

其中平台a3-1-1的四个侧面上分别相应设有一对与导轨2-6配合的滑块a3-1-2(滑块a3-1-2总共有8个)。

每层升降机构B3-2的结构如图7、8所示：包括平台b3-2-1，平台b3-2-1的上表面开设有滑槽c3-2-2和滑槽d3-2-3，滑槽c3-2-2和滑槽d3-2-3分别位于平台b3-2-1的两端，平台b3-2-1形状、尺寸与平台a3-1-1的形状、尺寸均相同，平台b3-2-1的四个侧面上分别设有一对与导轨2-6配合的滑块b3-2-5(滑块b3-2-5总共8个且与导轨2-6一一对应，滑块a3-1-2位于滑块b3-2-5的正上方)；

平台b3-2-1的下方设有剪叉机构b，如图9所示，剪叉机构b包括连杆h3-2-6和连杆I3-2-7，连杆h3-2-6的中部与连杆I3-2-7的中部铰接，连杆h3-2-6的一端设有滚轮e3-2-13，连杆I3-2-7的一端设有滚轮f3-2-14；

剪叉机构b还包括连杆J3-2-8和连杆k3-2-9，连杆J3-2-8的中部和连杆k3-2-9的中部铰接，连杆J3-2-8的一端设有滚轮g3-2-15，连杆k3-2-9的一端设有滚轮h3-2-16；

滚轮e3-2-13与开设在平台b3-2-1底部的滑槽e3-2-19连接，滚轮g3-2-15与开设有在平台b3-2-1底部的滑槽f3-2-20连接，滑槽e3-2-19与滑槽f3-2-20分别位于平台b3-2-1的两端；

滑槽c3-2-2处设有(用于控制电磁阀d17、电磁阀e18及电磁阀f20)行程开关a3-2-18；

连杆h3-2-6和连杆J3-2-8之间水平设有相互平行的连杆L3-2-10和连杆m3-2-11，连杆L3-2-10的一端固接在连杆h3-2-6的中部，连杆L3-2-10的另一端固接在连杆J3-2-8的中部；

连杆m3-2-11的一端固接在连杆h3-2-6的另一端，连杆m3-2-11的另一端固接在连杆J3-2-8的另一端；

连杆I3-2-7和连杆k3-2-9之间水平设有连杆n3-2-12，连杆n3-2-12上设有一对液压缸b3-2-4,两个液压缸b3-2-4的固定端分别铰接在连杆n3-2-12的两端，两个液压缸b3-2-4的活塞杆端部分别铰接在连杆L3-2-10的两端，两个液压缸b3-2-4通过油管b3-2-17供油(油管b3-2-17的两端分别连接一个液压缸b3-2-4)。

其中相邻两层升降机构B3-2之间的连接方式为：上一层升降机构B3-2中的滚轮f3-2-14与下一层升降机构B3-2中的滑槽c3-2-2配合，上一层升降机构B3-2中的滚轮h3-2-16与下一层升降机构B3-2中的滑槽d3-2-3配合，上一层升降机构B3-2中连杆h3-2-6的另一端、 上一层升降机构B3-2中连杆J3-2-8的另一端均铰接在下一侧升降机构B3-2中平台b3-2-1的上表面；

在多层升降机构B3-2中，最上层的升降机构B3-2与升降机构A3-1连接，具体的连接方式为：滚轮b3-1-11与升降机构B3-2中的滑槽c3-2-2配合(滚轮b3-1-11在滑槽c3-2-2内滚动)，滚轮d3-1-13与升降机构B3-2中的滑槽d3-2-3配合(滚轮d3-1-13在滑槽d3-2-3内滚动)，连杆a3-1-3的另一端与连杆c3-1-5的另一端均铰接在平台b3-2-1的上表面；

位于最底层的升降机构B3-2与基座4连接，具体的连接方式为：如图10所示，基座4的上表面开设有滑槽g4-1和滑槽h4-2,滑槽g4-1中设有(用于控制该层升降机构B3-2)行程开关b4-3；

升降机构B3-2中的滚轮f3-2-14与滑槽g4-1配合(滚轮f3-2-14在滑槽g4-1内滑动)，升降机构B3-2中的滚轮h3-2-16与滑槽h4-2配合(滚轮h3-2-16在滑槽h4-2内滑动)；升降机构B3-2中连杆h3-2-6的另一端(未装滚轮e3-2-13的一端)、连杆J3-2-8的另一端(未装滚轮g3-2-15的一端)均铰接在基座4的上表面。

横梁1的两端通过螺栓固定在平台a3-1-1上。

如图11所示，控制系统包括电磁阀a11和液控阀8，电磁阀a11的两个工作油口分别连接单向阀c12和单向阀d13，单向阀c12连接液控阀8的操作端a，单向阀d13连接液控阀8的操作端b，液控阀8的工作油口A分别连接电磁阀b14及调速阀15，电磁阀b14和调速阀15同时连接控制升降机构A3-1动作的控制油路A及控制升降 机构B3-2动作的控制油路B(即连接液控阀8的工作油口A的管路分别经调速阀15和电磁阀b14两路管道调节，然后再汇合成一条管路分别与控制油路A及控制油路B连接)。

电磁阀a11的压力油口依次连接马达6和油箱5；马达6还依次连接单向阀a7和液控阀8的回油口，液控阀8的压力油口分别连接单向阀b9和顺序阀a10(内控外泄式)；单向阀b9还分别与电磁阀b14及调速阀15连接(连接单向阀b9的管道与连接液控阀8工作油口A的管道汇合后再分别连接电磁阀b14和调速阀15)。

其中控制油路A包括电磁阀c16，电磁阀b14(上的管路)和调速阀15(上的管路汇合后同时)连接电磁阀c16的压力油口，电磁阀c16的两个工作油口连接两个液压缸a3-1-14；电磁阀c16的回油口接液控阀8的工作油口B；油管a3-1-15的输油口(输油口开设在油管a3-1-15的中部)与电磁阀c16的两个工作油口连接；

其中控制油路B包括电磁阀d17和电磁阀e18，电磁阀d17和电磁阀e18同时连接顺序阀b19(内控外泄式)，顺序阀b19连接电磁阀f20的压力油口，电磁阀f20的两个工作油口连接两个液压缸b3-2-4，电磁阀f20的回油口接液控阀8的工作油口B；油管b3-2-17的输油口(输油口开设在油管b3-2-17的中部)与电磁阀f20的两个工作油口连接。

其中液控阀8为两位四通液控阀；电磁阀a11、电磁阀c16、电磁阀f20为位两位四通电磁阀；电磁阀b14、电磁阀d17、电磁阀e18为两位两通电磁阀。

其中相邻两层升降机构B3-2上的控制油路B的连接方式为：上一层升降机构B3-2中控制油路B中的电磁阀d17上的管路和电磁阀e18上的管路先汇合再与下一层升降机构B3-2中控制油路B中的电磁阀d17、电磁阀e18连接。

本实用新型龙门横梁升降装置的工作过程如下：马达6开动，当电磁阀a11未接通时，液压油→马达6→单向阀a7→直接进入油箱5，这样也对油路进行了保护；电磁阀a11得电动作，电磁阀a11开关接通，液压油从马达6→电磁阀a11→单向阀d13→液控阀8左侧，液控阀8右侧油通过单向阀c12回到油箱5，液控阀8左侧接通；液压油通过马达6→单向阀a7→液控阀8→电磁阀b14→电磁阀c16→同时进入两个液压缸a3-1-14的左腔，两个液压缸a3-1-14动作，滚轮b3-1-11运动，行程开关a3-2-18打开，电磁阀d17、电磁阀e18、电磁阀f20得电(电磁阀d17关闭、电磁阀e18打开、电磁阀f20换位)。由于上升时，马达6出口液压油压力较低，顺序阀10关闭，两个液压缸a3-1-14的回油经过电磁阀c16→单向阀b9→电磁阀b14→电磁阀d17分别进入两个液压缸a3-1-14的左腔，两个液压缸a3-1-14分别形成差动连接，实现快速上升。上升高度足够时电磁阀a11断电，恢复到左侧，马达6供油停止；若要实现慢速调整，只需接通电磁阀b14，电磁阀b14得电关闭，调速阀15接通，马达6出口压力增大，顺序阀10接通，两个液压缸a3-1-14的回油经过电磁阀c16→顺序阀10→油箱5，平台a3-1-1上升速度降低。

若高度不足，平台a3-1-1继续动作，直到达到两个液压缸a3-1-14 的极限位置；马达6继续供油，两个液压缸a3-1-14缸内液压油压力增大，顺序阀b19接通，供油：液压油→顺序阀b19→电磁阀f20→进入液压缸b3-2-4左腔，液压缸b3-2-4动作，平台b3-2-1上升。回油：马达6出口液压油压力在上升阶段较低，顺序阀a10关闭，液压油经过电磁阀f20→单向阀b9→电磁阀b14→电磁阀e18→顺序阀b19→电磁阀f20进入液压缸b3-2-4，两个液压缸b3-2-4分别实现差动连接，实现快速上升。上升高度足够时电磁阀a11断电，液控阀8恢复到右侧，马达6供油停止，若要实现慢速调整，只需接通电磁阀b14，电磁阀b14得电断开，调速阀15接通，马达6出口压力增大，顺序阀a10接通，液压缸b3-2-4的回油经过电磁阀c16→顺序阀a10→油箱5，平台b3-2-1上升速度降低。

液压系统的下降过程与上升过程基本相似。其执行过程也是从液压缸a3--1-14开始的，首先电磁阀c16得电，电磁阀c16换向，然后电磁阀a11接通，电磁阀a11得电动作，电磁阀a11开关接通，液压油从马达6→电磁阀a11→单向阀d13→液控阀8左侧，液控阀8右侧油通过单向阀c12回到油箱5，液控阀8左侧接通；液压油通过马达6→单向阀a7→液控阀8→电磁阀b14→电磁阀c16→同时进入两个液压缸a3-1-14的右腔(上升和下降实现差动的原理相同)。当液压缸a3-1-14回复原位时，行程开关a3-2-18闭合，电磁阀d17、电磁阀e18、电磁阀f20三个电磁阀断开(电磁阀d17关闭、电磁阀e18接通、电磁阀f20换向)，马达6继续供油，两个液压缸a3-1-14内油压增大，顺序阀b19接通。液压油→顺序阀b19→电磁阀f20→分别进 入两个液压缸b3-2-4右腔。(液压缸b3-2-4下降过程也可实现差动连接，与其上升过程相似)在下降的过程中，到达要求的位置，电磁阀a11断电，液控阀8恢复到右侧，马达6供油停止；若要实现慢速下降，与上升慢速的方法相似，只需接通电磁阀b14，电磁阀b14关闭，调速阀15接通，马达6出口压力增大，顺序阀a10接通，回油路与油箱5相连，液压缸b3-2-4的回油经过电磁阀f20→顺序阀a10→油箱5，平台b3-2-1下降速度降低，以上平台a3-1-1与平台b3-2-1的上升与下降过程中横梁1会相应的随之上升或下降，因此实现了龙门横梁的升降过程。