一种龙门机床大跨距横梁反变形装置及其工作方法

本发明属于机床横梁反变形，具体涉及一种龙门机床大跨距横梁反变形装置及其工作方法。

背景技术：

1、龙门机床的横梁作为承载主轴箱等运动部件的主体结构，跨距可达数米乃至十米以上。由于横梁两端支撑于立柱上，中部悬空，在自重及运动部件载荷的共同作用下，横梁中部容易产生向下的弯曲变形，从而直接影响机床的加工精度。现有技术中，通过在横梁两侧设置液压伸缩缸，其伸缩端连接钢丝绳，钢丝绳连接至横梁中部的挂接点，通过液压缸下拉钢丝绳对横梁中部施加向上的拉力，以抵消横梁的向下挠度。然而，此方式在实际使用中存在一定问题：

2、钢丝绳的张拉力常为预设值，并且现有方案针对横梁的变形状态缺乏实时监测手段，操作人员难以及时掌握横梁的实际平齐度，从而无法根据横梁变形的实时状态对钢丝绳的张拉力进行动态调节，当横梁因温度变化、载荷波动或长期使用后的材料蠕变而产生不可预见的变形时，预设的补偿张拉力难以有效应对，导致反变形效果不理想。

3、此外，现有反变形装置仅依靠钢索施力，缺少在横梁校正过程中防止侧向晃动、扭转及过校正的辅助稳定结构，并且当钢索意外断裂时缺乏有效的安全防护措施，断裂端容易瞬间弹射，存在较大的安全隐患。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种龙门机床大跨距横梁反变形装置及其工作方法，能够实时检测横梁变形状态并据此动态调控反变形力，实现横梁平齐度精确控制的同时，通过辅助支撑和防断裂保护结构提升校正过程的安全性与稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种龙门机床大跨距横梁反变形装置，包括对称设置在横梁两端的调节机构以及设置在横梁中部的位移偏差检测组件；

4、所述调节机构包括驱动单元和导向组件，所述驱动单元的输出端连接有绳索，所述绳索绕过导向组件与横梁的中部连接，所述横梁、绳索和导向组件构成三角形结构；

5、位于所述导向组件处的绳索上设有防断锁紧结构；

6、所述调节机构与横梁的中部之间对称设有支撑结构；

7、所述位移偏差组件被配置为：检测横梁中部的相对位移并输出偏差信号，所述驱动单元根据所述偏差信号调节绳索的张拉力以校正横梁的变形。

8、作为进一步的实现方式，所述调节机构还包括安装板，所述安装板设置在横梁的顶部，所述安装板的上部两侧分别设有下挡板，两个下挡板之间设有卷筒，两个所述下挡板的上部分别设有上挡板，两个所述上挡板之间设有导向组件。

9、作为进一步的实现方式，所述导向组件包括多个连接轴，每个连接轴上分别套设有导向轮，所述驱动单元的输出端连接卷筒，所述绳索的一端连接在卷筒上，所述绳索的另一端绕设在多个导向轮上，经导向轮导向后沿横梁轴线方向延伸连接在横梁的中部。

10、作为进一步的实现方式，所述驱动单元包括控制器、电机和传动链；

11、所述电机设置在安装板下部，所述电机的输出端连接传动链，所述传动链的另一端连接卷筒；

12、所述控制器与位移偏差组件和驱动单元通信连接。

13、作为进一步的实现方式，所述控制器被配置为：

14、接收所述位移偏差检测组件输出的偏差信号，将所述偏差信号与设定阈值进行比较，当所述偏差信号超出设定阈值时控制所述电机正向转动，使所述卷筒卷绕绳索增大张拉力；

15、在所述绳索张拉过程中持续接收所述位移偏差检测组件反馈的偏差信号，当所述偏差信号恢复至设定阈值范围内时控制所述电机停止转动并维持所述卷筒的当前转角。

16、作为进一步的实现方式，两个所述上挡板之间设有防断锁紧结构，所述防断锁紧结构包括分别设置在绳索两侧的上端板和下端板，所述上端板和下端板相对的一端内侧分别设有凸起的摩擦夹板，所述上端板和下端板之间设有弹簧并形成导向通道，所述导向通道朝向横梁端部的一端设有斜块，所述绳索穿过导向通道和斜块向横梁端部的卷筒延伸设置；

17、所述斜块被配置为：所述上端板朝向斜块滑动时，所述斜块的斜面推动上端板的一端远离下端板，所述上端板另一端的摩擦夹板向下端板处靠近夹紧绳索；当所述上端板的一端远离斜块时，所述弹簧推动上端板复位，所述上端板另一端的摩擦夹板远离下端板，绳索脱离上端板和下端板处的摩擦夹板。

18、作为进一步的实现方式，两个所述调节机构与横梁之间分别设有支撑结构，两组支撑结构关于横梁沿轴线方向对称布置；所述支撑结构包括多个支撑杆，所述多个支撑杆的一端与横梁连接，所述多个支撑杆的另一端与调节机构连接，所述多个支撑杆分别倾斜设置于横梁和调节机构之间，与横梁和调节机构之间形成三角形连接结构。

19、作为进一步的实现方式，所述位移偏差检测组件包括两个对位传感器，所述两个对位传感器分别设置于所述横梁中部的两端对接面的边缘位置，所述两个对位传感器的检测方向分别垂直于所述横梁的对接面；

20、所述对位传感器被配置为：检测两端横梁对接面的高低差和水平错位量并形成偏差信号。

21、作为进一步的实现方式，所述横梁的中部设有连接件，所述连接件包括设置在横梁两侧的连接板，两个所述连接板之间设有连接杆，所述连接杆沿垂直于横梁轴线方向设置；

22、所述绳索与横梁中部相连接的一端设有滑轮总成，所述绳索的端部穿过滑轮总成后绕设在连接杆上，延伸返回到滑轮总成后通过锁扣锁紧。

23、第二方面，本发明还提供了一种龙门机床大跨距横梁反变形装置的工作方法，包括：

24、位移偏差检测组件检测横梁中部的相对位移并输出偏差信号；

25、控制器接收所述偏差信号并将所述偏差信号与设定阈值进行比较；

26、当所述偏差信号超出设定阈值时，控制器控制电机正向转动，电机通过传动链带动卷筒转动，卷筒卷绕绳索，绳索经导向组件导向后对横梁中部施加拉力，使横梁产生反向弯矩；

27、在绳索张拉过程中，位移偏差检测组件持续检测横梁中部的相对位移并反馈偏差信号至控制器；

28、当所述偏差信号恢复至设定阈值范围内时，控制器控制电机停止转动，卷筒保持当前转角，绳索维持当前张拉力；

29、当需要放松绳索时，控制器控制电机反向转动，卷筒释放绳索。

30、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

31、本发明通过位移偏差检测组件实现了对横梁中部相对位移的持续监测，对位传感器实时采集横梁中部两端对接面的高低差和水平错位量并形成偏差信号。控制器实时接收该偏差信号并与设定阈值进行比对，当偏差超出设定阈值时自动控制电机正向转动，驱动卷筒卷绕绳索以增大张拉力。在张拉过程中，对位传感器持续反馈偏差信号，直至偏差恢复至阈值范围内时控制器控制电机停止转动并维持卷筒当前转角。上述闭环控制逻辑使得绳索张拉力能够根据横梁的实时变形状态进行动态调节，有效解决了预设张拉力难以应对温度变化、载荷波动及材料蠕变等不可预见变形因素的问题。

32、本发明在两个调节机构与横梁之间分别对称设置了支撑结构，支撑杆与横梁和调节机构之间形成三角形连接结构，在横梁校正过程中提供刚性支撑，有效限制横梁的侧向位移和扭转。同时支撑结构能够防止因绳索张拉力过大而导致横梁发生过校正或局部失稳，确保了校正过程的平稳性和可靠性。

33、本发明在绳索路径上设置了防断锁紧结构，当绳索意外断裂时，上端板迅速朝向斜块滑动，斜块的斜面推动上端板的摩擦夹板向下端板处靠近并夹紧绳索断裂端，有效防止断裂端瞬间弹射造成安全事故，故障排除后，弹簧推动上端板复位，摩擦夹板脱离绳索，防断锁紧结构恢复正常导向功能。