CN100416134C - 轴面平衡动力机构和轴面压力机 - Google Patents

Abstract

轴面平衡动力机构和轴面压力机，轴面平衡动力机构的基础是一种轴面动力机构。在这种机构中，轴面滚动取代了滑动，新型轴面平衡动力机构中承力元件反作用力的法向分量相互抵消，消除了摩擦。上述机构采用封闭的轴面机构系统，由沿自身方向运动的末控元件组成。轴面机构包括支撑面和中间构件。中间构件由带支撑面的接触元件组成，与末控元件的支撑面相互配合，保证在一个末控元件运动时产生无滑动的相互滚动，并把力和运动传递到其它的末控元件。这些元件都通过多重末控元件组成一个或几个动力回路。可以在轴面平衡动力机构的基础上制造驱动装置，例如，用作轴面压力机的驱动。这种轴面压力机寿命更长，压力更大，可以减轻摩擦和摩损，降低润滑、冷却和修理的费用。

Description

轴面平衡动力机构和轴面压力机

技术领域

本发明属于机械工程中力和运动的转换机构。具体而言，属于轴面动力机构和设备。其执行机构的驱动在轴面(aκcoидHьIй axoid)平衡动力机构的基础上建造。压力机是其中的一种。

背景技术

人们已经知道欧亚专利000482号的轴面动力机构。这种机构包括，具有支承面的末控元件，沿自身的方向做平移运动；中间构件，由带支承面的接触元件组成，与末控元件配合动作，保证在一个末控元件运动时轴面之间相互滚动，没有相互滑动，并把力和运动传递到另一个末控元件。在这种装置中，元件支承面之间的轴面滚动替代了滑动，消除了元件之间的摩擦，可以用承受高接触应力的材料制造。因此，这种机构的动力性能比相同传动链的铰链-杠杆机构高数倍。

但是，在轴面动力机构末控元件导轨及相关零件上，作用力会引起相当大的摩擦，造成快速磨损和能量损耗。建立相互抵消的条件，消除或减小作用在末控元件导轨上的反作用力法线分量，可以减轻轴面动力机构导轨上的摩擦。

这种减轻轴面动力机构摩擦的方式，为设计新型有效的轴面平衡动力机构开创了广阔的前景。在新型轴面平衡动力机构的导轨中，应当没有严重的摩擦。

在工艺设备的动力驱动中，使用了各式各样产生力的机构，如杠杆装置和曲柄-滑块机构。就像在很多压力机中使用铰链部件和滑动导轨。

用摩擦小、可靠性高的轴面动力机构替代传统的驱动装置，可以进一步完善压力设备，其中包括压力机。

内容

本项发明的目的是研制新型轴面动力机构，即所谓的“轴面平衡动力机构”。在这种新型机构中，末控元件的摩擦以及导轨数量都因为力的相互抵消而减少。新型机构的不同种类在压力机等受力较大的工艺设备会有广泛的应用。

把至少2个欧亚专利000482号那样的轴面动力机构的末控元件，组合成一个具有崭新功能的元件，即所谓的“多重末控元件”，使多重末控元件作用在导轨上的力的法线分量相互抵消并接近或等于0，轴面平衡动力机构中的力被抵消，导轨中的摩擦减轻或取消导轨。因此最简单的轴面平衡动力机构是一个双环机构，至少由2个轴面动力机构组成，其中的2个末控元件组合成一个主动多重末控元件。而且，至少有1个外侧末控元件是从动的，与工作机构之间活动地或刚性地接触，而第二个末控元件与支撑元件连接。

除第一种方案外，轴面平衡动力机构的另一种方案为，2个外侧末控元件都是从动的，与工作机构的元件连接。轴面平衡动力机构还有第三种方案，即用1个或2个末控元件吸收驱动装置的力，为主动元件，用中间的末控元件组成从动多重末控元件。在所有的情况下，轴面平衡动力机构的两个环都连接着固定的或活动的支撑元件。支撑元件是指机架元件或设备的工件机构。轴面平衡动力机构的两个环与支撑元件一起组成一个动力回路，抵消一个多重末控元件上的力和反作用力。

如果采用闭式动力回路，轴面平衡动力机构的所有多重末控元件抵消至少4个承力构件的力。每个承力构件包含至少1个或更多的轴面动力机构。同时，轴面平衡动力机构的承力构件组成1个和1个以上的闭式动力回路，每个回路中的多重末控元件抵消力，为每个动力回路的主动多重末控元件提供单独的或联合的驱动，接收、传递从动多重末控元件(与其它装置的元件或执行机构相连)的力和移动。在轴面平衡动力机构中，如果承力构件在其接触区域组成了2个或更多的动力回路，就会出现共用的中间多重末控元件。在相应的中间多重末控元件连接起来的压力抵消回路中，中间多重末控元件可以是从动的和主动的。

轴面平衡动力机构中的支撑多重末控元件，是固定不动的支撑，用于补偿承力构件和相应动力回路中主动多重末控元件的力，并把承力构件的动力回路闭合到设备的机架上。主动、从动和中间的多重末控元件在轴面平衡动力机构中可以起到活动支撑的作用，如果其移动受导轨限制，就成为附加的支撑多重末控元件。

轴面平衡动力机构的动力回路至少相对于一个平面具有对称性，这为抵消相对于这个平面对称的多重末控元件受力的有害分量创造了良好的条件。这样，可以消除轴面平衡动力机构中的摩擦，在主动、从动多重末控元件相互运动的条件下，取消一些导轨。这样，在轴面平衡动力机构中，多重末控元件抵消相应动力回路内部的力，而其对称性可以为消除摩擦和取消导向元件创造了条件。这是轴面平衡动力机构和轴面动力机构的实质区别，构成了本项发明的创新点和实用性。

轴面平衡动力机构的承力构件可以构成2个和更多的闭式平衡动力回路，比如，主动多重末控元件采用不同的驱动，至少相对于一个(从驱动装置得到运动和/或力的)主动多重末控元件的导轨几何轴所在平面是对称的。这个力可以经过承力构件，传递到至少一个中间多重末控元件和一个从动多重末控元件(与工作机构接触的)。作为轴面平衡动力机构第二动力回路的从动元件，中间多重末控元件在自身受力、支撑多重末控元件受力以及承力构件从2个主动多重末控元件传递的驱动作装置力的作用下运动。在这种情况下，中间多重末控元件可以具有独立于第一动力回路的运动，并对第一回路充当活动支撑多重末控元件的功能，其位置针对不同具体情况，从工艺上设定，并牢靠固定。

轴面平衡动力机构还有一种在外侧从动多重末控元件上产生力的方案。这种方案中包括至少1个支撑多重末控元件。如果在轴面平衡动力机构中有2个串接的动力回路，第一动力回路中的从动多重末控元件可以成为第二动力回路的主动多重末控元件，也可成为轴面平衡动力机构的中间支撑多重末控元件。如果动力回路多于2个，那么第二动力回路的从动多重末控元件也可以成为第三动力回路的主动多重末控元件，依次类推。

如果轴面平衡动力机构的构件组成若干个独立的闭式动力回路，那么这些闭式动力回路通常位于一个和更多的支撑末控元件内部(吸收压力杆件的反作用力)。同时，每个独立动力回路的主动多重末控元件都把自身构件的力和运动传递到从动多重末控元件，在轴面平衡动力机构中实现独立运动和力的传递。从动多重末控元件的力和运动一起，使轴面平衡动力机构可以通过工作机构实现其主要的工艺功能。

作为主动、中间、从动和支撑多重末控元件和承力构件组成的系统，轴面平衡动力机构所有的动力回路可能拥有各自独立的或共同的驱动装置，而且是相对于若干个平面是对称的。这样，一些多重末控元件可以不用导轨，其运动轨迹靠轴面平衡动力机构的自由度来保证。

对于力的抵消来说，一种首选的轴面平衡动力机构是这样的，有4个承力构件和4个多重末控元件，封闭为一个动力回路；这个动力回路相对于两个互相垂直的平面是对称的；没有中间多重末控元件；其中一对主动多重末控元件相对于一个对称面对称，一对从动多重末控元件相对于另一个对称面对称。在这样的轴面平衡动力机构，主动和从动多重末控元件导轨的所有法向分量都相互抵消，摩擦接近于0。这样，多重末控元件的一些导轨就可以去掉，条件是保留下的导轨能保证从动多重末控元件的运动与主动多重末控元件的运动严格对应。

必要时，可以这样限制主动多重末控元件的运动区域，使其支撑面几何轴的运动区域离开中线，处于从动多重末控元件支撑面几何轴所在平面的后面，或者位于上述平面之间，或是上述平面的两侧。

根据主动多重末控元件支撑面几何轴的不同运动区域，可以形成轴面平衡动力机构的3个方案。这些方案也是本发明的对象。

每个轴面平衡动力机构优选方案的力对称都有一个特点，即外力成对地施加在主动和从动多重末控元件上，幅度相同，方向相反。同时，如果不考虑摩擦力，那么在这些轴面平衡动力机构方案中，从动多重末控元件的力与主动多重末控元件的力有以下对应关系，

P₁＝P₂tgα    (1)

式中，P₁是主动多重末控元件的力；P₂是从动多重末控元件的力；α是主动多重末控元件导轨方向与相应主动、从动多重末控元件支撑面几何轴线的夹角。

看得出来，对于轴面平衡动力机构，当α值接近90度时(主动多重末控元件支撑面几何轴线位于相对应的从动多重末控元件支撑面几何轴线所在平面的附近)，从动多重末控元件的力与主动多重末控元件的力之间的比大幅提高。这一点，对于压力机等工作力大的工艺设备执行机构的动力驱动来说，是很有吸引力的。这种设备可以分成三类，

一、执行机构工作行程较大、工作力在行程开始时较小但随着工作行程逐步加大的设备。这类机器包括对材料进行大幅度压实的装置，比如用压实材料压制工件的压力机；

二、执行机构工作行程较小、工作力较大而且在工作行程中几乎不变的设备。这类机器包括对金属件进行变形较小的塑性加工的装置；

三、执行机构工作行程较大、工作力较大而且在工作行程中几乎不变的设备。这类机器包括大多数的压力机，用于金属加工。

在各种情况下，以动力参数和运动参数合适的小型轴面平衡动力机构为基础，设计动力驱动装置是不难的。为此需满足以下条件，在工作行程的范围内，执行机构运动过程中负载变化规律图上的任意一点，都不应当高于表达式(1)对应图表上的相应点。

第三种情况的特殊之处在于，轴面平衡动力机构应具有若干个动力回路用于分配力和运动。其中，1个和1个以上的动力回路保证运动，并把轴面平衡动力机构构件的基本动力回路固定在相对位置，保证执行机构的驱动。轴面平衡动力机构构件的动力回路可以采用已知的结构，使用单独的或联合的驱动。

这个问题也可以这样解决，轴面动力机构第一压力平衡回路进行相应的运动，保障主要动力回路的运动和固定，在被加工材料变形的范围内，在工作机构上产生力。在压力传动自动接通的方式下，这个条件不难满足。

在这种情况下，完成一个工作循环的行程后，轴面平衡动力机构的主要动力回路返回到起始状态。此时，如果被加工工件的材料还有剩余变形，轴面平衡动力机构主要动力回路返回起始状态(空行程)时，被加工工件一侧就不会对执行机构施加力。此刻，第一动力回路的支撑从动多重末控元件(具有保持其规定位置的性能)就会运动。工作机构回到起始位置，以便再次对被加工材料施加力的作用，并以此保证在轴面动力机构的支撑动力回路的行程范围内，以相应的压力完成工作行程。同时，根据产品加工的工艺程序，对运动进行控制。因此，轴面平衡动力机构可以在具有大的工作行程和大的工作力的设备中用作动力驱动装置。

附图说明

图1所示的轴面平衡动力机构包括2个串接的动力回路。

图2所示的轴面平衡动力机构有2个独立的动力回路，其支撑多重末控元件是框架的形式。

图3所示的轴面平衡动力机构包括主动、中间和从动的多重末控元件，并有2个方案：图3a中间多重末控元件有导轨，还具有活动的从动多重末控元件；图3b具有1个支撑、一个从动多重末控元件和中间多重末控元件，没有导轨。

图4是初始位置没有中间多重末控元件的轴面平衡动力机构第一方案(同第三方案的初始位置或终点位置)。

图5是初始位置没有中间多重末控元件的轴面平衡动力机构第二方案(同三方案的初始位置或终点位置)。

图6所示为没有中间多重末控元件的轴面平衡动力机构，此时主动多重末控元件支撑面几何轴位于从动多重末控元件支撑面相应的几何轴所在平面附近(轴面平衡动力机构第一方案和第二方案的终点位置，或第三方案的中间位置)。

图7所示为没有中间多重末控元件的轴面平衡动力机构，在主动、从动多重末控元件之间有两组支撑面。

图8是一种型式的轴面压力机，带有盘式转子，用作对可压实材料的工件进行模压。采用图4所示的轴面平衡动力机构作驱动装置。

图9也是一种型式的压力机，带有圆柱形转子，用作对可压实材料的工件进行模压。采用图5所示的轴面平衡压力机作压力驱动装置。

图10也是一种型式的压力机，带有圆柱形转子，用作对可压实材料的工件进行模压。执行机构的驱动装置是以带有2个主动多重末控元件的一般轴面平衡动力机构为基础的。

图11是一种型式的模压机构冲模，带有销和模压板。可以用于图8、9、10中的任意一种压力机。

图12是一种轴面压力机，驱动装置采用图3.b所示的轴面平衡动力机构。

具体实施方式

图1所示的轴面平衡动力机构包括2个动力回路。第1个动力回路包括，主动多重末控元件1及其支撑面2；中间多重末控元件3及其支撑表4；中间多重末控元件5(是整个轴面平衡动力机构的中间支撑多重末控元件)及其支撑面6；从动多重末控元件7及其支撑面8；压紧元件9及其固定住的中间构件10，以及支撑面2、4，组成承力构件；压紧元件11及其固定住的中间构件12，以及支撑面4、6，组成承力构件；压紧元件13及其固定住的中间构件14，以及支撑面8、4，组成承力构件。主动多重末控元件1的运动取决于固定导轨15。

第2个动力回路包括，中间多重末控元件5及其支撑面16；主动多重末控元件17及其支撑面18；支撑多重末控元件19及其支撑面20；压紧元件21及其固定住的中间构件22，以及支撑面16、18，组成承力构件；压紧元件23及其固定住的中间构件24，以及支撑面18、20，组成承力构件。中间多重末控元件5的运动取决于导轨25，从动多重末控元件7的运动取决于导轨26。由于轴面平衡动力机构相对于X-X面是对称的，只在图的一侧标注件号。

图2是一个双回路的轴面平衡动力机构，其支撑多重末控元件是框架结构。由2个闭式动力回路组成。动力回路可以是任意结构，比如，互相之间用框架式机架(具有支撑面28、28a的支撑多重末控元件27)连结。为方便起见，一个动力回路中相同元件的标号不含字母a，而第二个动力回路中的标号带有字母a。在轴面动力机构每个动力回路中，除支撑多重末控元件27外，还包括，主动多重末控元件29、29a及其支撑面30、31、30a、31a；从动多重末控元件32、32a及其支撑面33、33a，与其相互配合的中间构件35、35a及其支撑面28、28a、31、31a；压紧元件36、36a，与之配合的中间构件37、37a及其支撑面30、30a、33、33a，组成的承力构件。每个回路相对于互相垂直的2个平面X-X、Y-Y是对称的，可以决定主动多重末控元件29、29a和从动多重末控元件32、32a的运动线路，而且没有导轨。为了消除对这个运动线路有干扰作用的偶然因素，支撑多重末控元件27、27a可以安装导轨。

图3给出了轴面平衡动力机构的2个方案。机构中包括，主动多重末控元件38及其支撑面39；中间多重末控元件40及其支撑面41；从动多重末控元件42及其支撑面43；从动多重末控元件44及其支撑面45；压紧元件46，以及与其相互配合中间构件47和支撑面39、41，组成承力构件；压紧元件48，以及与其相互配合中间构件49和支撑面41、43，组成承力构件；中间构件50，以及与其相互配合压紧元件51和支撑面41、45，组成承力构件。a、b两个方案的区别在于，在b方案中，多重末控元件42既是支撑多重末控元件，也是决定其多重末控元件运动的所需导轨的组成部分。

在a方案中，中间多重末控元件40是活动的支撑多重末控元件，其可能的运动取决于固定导轨52；主动多重末控元件38的可能运动取决于固定导轨53；但对于从动多重末控元件42、44的运动来说，导轨就不是必须的。

在b方案中，支撑多重末控元件42是固定的。但对于其它多重末控元件的运动来说，导轨就不是必须的。

在图4～7中，轴面平衡动力机构没有中间多重末控元件。这种轴面平衡动力机构的优选结构包括，主动支撑多重末控元件54和从动多重末控元件55(分别相对于对称面X-X、Y-Y作对称的平移运动)。主动支撑多重末控元件54具有圆柱形支承面56，而从动多重末控元件55具有圆柱形支承面57。在支承面56、57之间，与其配合的压紧元件58固定着中间构件59。固定的方式是使中间构件59和支承面56、57的几何轴位于同一个平面内。主动支撑多重末控元件54连接任意结构的驱动装置，可保证对称运动(示意图上没有标出)。

根据从动多重末控元件55的尺寸及其适用的设备的大小，轴面平衡动力机构可以分为以下几种方案，

方案a)，起始位置同图4，终点位置同图6；

方案b)，起始位置同图5，终点位置同图6；

方案c)，起始位置和终点位置同图4、图5，起始位置和终点位置之间的中间位置同图6。如果要增加轴面平衡动力机构的负载力，可以在主动、从动多重末控元件之间设置1组以上的部件，如图7所示，支撑面56、57，中间构件59和压紧元件58。

在上述任何一种方案的轴面平衡动力机构中，如果主动支撑多重末控元件54的运动取决于固定导轨60，那么从动多重末控元件的运动就不取决于导轨，而是由轴面平衡动力机构的自由度来决定。

图8是轴面压力机的一种方案。组成包括，轮式转子61，位于转子内的压模62，装载机构(图上未示出)，挤压块63，模压机构(组成包括冲模64)。其中一个冲模直接连接轴面平衡动力机构的从动多重末控元件65，另一个冲模经连杆67连接从动多重末控元件66。轴面平衡动力机构的主动支撑多重末控元件68位于机架69的导轨内。为了避免在了解轴面压力机结构时过于复杂，轴面平衡动力机构的驱动装置没有画出。

图9是轴面压力机的另一种方案。组成包括，圆柱形转子70，位于转子内的压模71，2个装载机构(图上未示出)，2个挤出机构(与轴面平衡动力机构的主动支撑多重末控元件73连接)，模压机构(包括冲模74、75，共2套)。其中，74直接连接轴面平衡动力机构的从动多重末控元件76，75经连杆78连接从动多重末控元件77。轴面平衡动力机构的主动支撑多重末控元件73和从动多重末控元件76、77位于机架导轨内(未标出)。

图10是轴面压力机的另一种方案。组成包括，圆柱形转子79，位于转子内的压模80，冲模81、82，连杆83，冲模84，轴面平衡动力机构(至少包括2个动力回路，以及共用的主动多重末控元件85)。共用的主动多重末控元件85、支撑面86、中间构件87、压紧元件88、从动多重末控元件89、支撑面90一起，组成冲模81的驱动装置，并经过连杆驱动冲模82。共用的主动多重末控元件85、支撑面91、中间构件92、压紧元件93、从动多重末控元件94、支撑面95一起，组成冲模84的传动装置。与此相似，支撑面、中间构件和从动多重末控元件可以组成压力机其它执行机构的动力驱动装置。

为了用压实材料形成复杂的工件，比如空心砖，图8、9、10所示的轴面压力机的模压机构可以装配由模压板96和销97组成的冲模(参见图11)。其中模压板97的驱动，可以采用图2所示的轴面平衡动力机构(成为其主动多重元件)，由销97驱动装置的夹座99实现驱动。支撑多重末控元件100成为压力机机架的元件。另一方面，这个装置的驱动装置，是按图3.b建造轴面平衡动力机构的一个范例。

在图12上，为了直观起见，轴面压力机与采用与传统压力机类似的布局。它包括，机架(包括上部板101，底座102，立柱103)，滑块104(作为轴面平衡动力机构的从动多重末控元件)，支撑面105。支撑多重末控元件106固定在上部板101上，有支撑面107。支撑面108是图3.b所示轴面平衡动力机构的中间多重末控元件。中间构件109与支撑面105、107、108和压紧元件110配合。中间构件111与主动多重末控元件113的支撑面112、中间多重末控元件108和压紧元件114配合。

主动多重末控元件113可以沿导轨115做往复运动，是驱动装置(比如曲柄-滑块传动装置，包括轴116，曲柄117和连杆118)的一部分。看得出，在这种曲柄-滑块机构中存着摩擦。但是，在相应的导轨和铰链中，反作用力法向分量比轴面平衡动力机构的作用力小很多。所以，与安装传统驱动装置的压力机相比，这种压力机中摩擦的不良影响是很小的。

图1所示轴面平衡动力机构中两个回路的工作应分开看。

当主动多重末控元件1离开起始位置沿导轨15向上运动时，其运动和力通过沿轴面相互滚动的支撑面2、4和中间构件10，传递到中间多重末控元件3。中间多重末控元件3作相互远离的平移运动。同时，支撑面4进行轴面滚动，经中间构件12、14与支撑面6、8配合，把力传到中间支撑多重末控元件5和从动多重末控元件7。结果，从动多重末控元件7沿导轨26向下运动，至到支撑面4、6、8的几何轴和中间构件12、14的几何轴位于同一个垂直平面内。通过选择第一动力回路所有支撑面的适当参数，保证在达到上述状态时，支撑面2、4的几何轴和中间构件10的几何轴处于同一个水平面。选择这样的支撑面参数，可以保证中间支撑多重末控元件5的力与主动多重末控元件1的力之间的比达到最大值。如果有干扰造成中间支撑多重末控元件5的运动轨迹变形，导轨25可以充当保持直线运动的附加手段。

第二动力回路与第一动力回路有紧密联系。这是因为中间支撑多重末控元件5的运动完全传递到了第二回路。

主动多重末控元件17在任意驱动装置的驱动下作同步相向运动，通过支撑面16、18、20和中间构件22、24之间的相互轴面滚动，把力传到支撑多重末控元件19和中间支撑多重末控元件5(沿导轨25向下移动)，直到支撑面16、18、20的几何轴和中间构件22、24的几何轴处于相应的垂直面内。主动多重末控元件17继续接近，从动多重末控元件19开始向下运动。与导轨25类似，导轨26用作保持直线运动轨迹的附加手段。

第一动力回路和第二动力回路可以分别驱动，也可以用同一动力源驱动，保证按任意顺序把运动传递到不同的传动多重末控元件上。比如，第一动力回路从动多重末控元件7工作行程的幅度，应等于这个回路的力作用到被加工材料后产生的剩余变形的幅度，而第二回路中间支撑多重末控元件的总行程，应等于多重末控元件7的若干个工作行程。在第一回路空行程时(即从动多重末控元件7返回起始位置时)，在第二回路的驱动下，中间多重末控元件5完成必要的运动并固定位置。

图2所示的轴面平衡动力机构是这样工作的，

在支撑多重末控元件27内，当主动多重末控元件29、29a在驱动作用下同步做相互远离运动时，其运动和力通过相互轴面滚动的支撑面31、31a、28、28a并经中间构件35、35a，同时通过30、30a、33、33a并经中间构件37、37a，传递到从动多重末控元件32、32a。从动多重末控元件32、32a完成直线平移运动，运动轨迹由动力回路的自由度来确定。动力回路的工作可以同步进行，比如，用于双向模压的压力机中，从动多重末控元件32、32a同步做相向运动。主动多重末控元件29、29a的反向运动，导致从动多重末控元件32、32a做反向运动。与图1的方案相类似，这些动力回路的驱动可以不同时进行。

图3所示的轴面平衡动力机构相对于X-X平面是对称的，其工作方式如下，

在已知任意类型的驱动装置作用下，主动多重末控元件38沿导轨53向下运动。支撑面39沿中间构件47做轴面滚动时，引起中间多重末控元件40做相互远离运动。此时，支撑面41沿中间构件49、50做轴面滚动，引起从动多重末控元件42、44做远离运动。在带有2个活动从动多重末控元件的方案中(图3.a)，中间支撑多重末控元件40沿导轨52运动，从动多重末控元件42向上运动，从动多重末控元件44则同步向下运动。在带有1个固定从动多重末控元件的方案中(图3.b)，中间支撑多重末控元件40沿弧形轨迹运动，且轴线与支撑面43的几何轴重合。从动多重末控元件42此时作为支撑多重末控元件，是固定的，而从动多重末控元件44则向下运动。

在图4～7中，轴面平衡动力机构没有中间多重末控元件。主动多重末控元件54从起始位置同步运动时(图4是相互接近运动，图5是相互远离运动)，中间构件59沿支撑面56、57作轴面滚动，把主动多重末控元件54的力和运动传递给多重末控元件55。多重末控元件55相对于对称轴Y-Y做同步远离运动。此时，随着机构逐步达到以下状态——即主动多重末控元件54支撑面56的几何轴，位于从动多重末控元件55支撑面57几何轴所在的平面，也就是“死点”状态，从动多重末控元件上的力，相对于主动多重末控元件上的力来说是逐步增加的，而速度则在下降。从动多重末控元件上的力，取决于运动的阻力；主动多重末控元件上的力取决于从动多重末控元件上的力，以及从动多重末控元件上的力与主动多重末控元件上力的比率关系。对于图4、图5的方案，主动多重末控元件54在驱动装置作用下的运动，在达到“死点”状态，或者在必要情况下通过“死点”后再经过相对较小的一段距离，会停止下来。对于另外一种方案——主动多重末控元件支撑面几何轴的运动区域，位于从动多重末控元件支撑面几何轴所在平面的两侧——来说，主动多重末控元件54会继续运动到第二个极限位置，从而导致从动多重末控元件改变运动方向。

主动多重末控元件做反方向运动时，如果反方向运动在“死点”以后开始，那么位于极限位置稍微靠后的从动多重末控元件55，会重新行进到极限位置(这对某些工艺过程来说是需要的)，而且只在机构通过“死点”状态以后，才会到自己的起始位置(在主动多重末控元件54返回其原始位置的同时)。

图8所示的轴面模压是按以下方式进行的。在驱动装置(未画出)作用下，轴面平衡动力机构的主动多重末控元件68沿机架69的导轨同步相向运动，引起从动多重末控元件65、66相对于机架69作对称运动。同时，从动多重末控元件65向下移动上部冲模64，而从动多重末控元件66经连杆67移动下部冲模64。当主动多重末控元件68支撑面的几何轴和从动多重末控元件65、66的几何轴处于2个平行平面时(即“死点”状态)，冲模64达到最近位置和最大工作力。如果调整传动装置，使轴面平衡动力机构跨过“死点”状态，那么此时冲模64会相互远离一段距离，便于从形成的混合物中排除空气，防止模压工件受内部空气压力的影响而分层；在主动多重末控元件68的返回行程中，冲模在通过“死点”时会重新接近，以便继续分离，直到起始状态。通过这种方式，对工件进行二次模压，从而提高模压质量。

在图9的轴面压力机中，主动多重末控元件73在驱动装置作用下作对称的分离运动时，从动多重末控元件76、77也做同样的对称分离运动。其中，每个元件都带动一个冲模74远离中心，并经过连杆78，带动一个冲模75接近中心，从而在两个压模71中对工件进行双向模压。由于从动多重末控元件76、77分别带动压模中的一个冲模，压模中同时对两个工件进行模压，保证了从动多重末控元件76、77的负载相同，既使不同压模中的阻力不同也不例外，从而减少了导轨中的反作用力及摩擦力。

在图10所示的轴面压力机中，当共同的主动多重末控元件85对称运动时，力和运动经支撑面86、90和中间构件87，对称地传递给两个从动多重末控元件89。从动多重末控元件89连接冲模81，并经连杆83连接冲模82，完成双向模压。经过支撑面91、95和中间构件92，力和运动又以对称地传递给从动多重末控元件94。从动多重末控元件94连接冲模84，对准备好的工件进行模压。与此相类似，共同的主动多重末控元件85把运动和力传递给其它的从动多重末控元件(未画出，连接着压力机的其它执行机构)。在这种方案中，除了用一个轴面平衡动力机构保障驱动外，工作机构工作的同步化程达到很高水平。

图8、9、10所示轴面压力机中，冲模都是由模压板和销构(见图11)成的。其工作方式如下，

销97及夹座99在驱动装置作用下完成模压运动。夹座99在结构上与主动多重末控元件连接，把运动传递给轴面平衡动力机构98。轴面平衡动力机构98的从动多重末控元件与模压板96连接。模压板96运动，进行模压，并把压模固定在终点位置。同时，在轴面平衡动力机构接近“死点”时，模压板96的运动是很小的。因此，对工件的最终模压是由销97完成的。销97按棋盘方式排列在两侧，可以按工件的体积上进行均匀压实，得到均匀的强度。模压板96把压模固定在锁定位置。同时，支撑多重末控元件100可以抵消轴面平衡动力机构98两个动力回路的反作用力。

图12所示的轴面压力机工作方式如下，

压力机驱动装置的运动(见116～118)转换成主动多重末控元件(滑块113)的往复运动，力和运动经支撑面112(沿中间构件111做轴面滚动)传递给中间多重末控元件108，并继而传递给从动多重末控元件(滑块104)。后者做垂直往复运动，对工件(未画出)施加工艺作用。同时，其下部位置对应着轴面平衡动力机构“死点”位置。

这样，在本项发明中，由于没有摩擦作用，作为负荷最重的部件——支撑面的材料，不需要很高的耐磨特性，而需要很高的强度。比如滚珠轴承用的钢，线接触时的接触应力可达到350kg/mm²[1]。这样，与大小相同的铰链-杠杆机构相比，就有可能成倍地(6倍或更高)提高机构的压力性能，大幅度减小摩擦，显著简化润滑和冷却问题，有利于解决设备的机械化和自动化问题。

Claims (10)

1. 一种轴面平衡动力机构，它包含轴面动力机构的基本构件：具有支承面的、沿自身的方向做平移运动的末控元件；由带支承面的接触元件组成的中间构件，与末控元件配合动作，保证在一个末控元件运动时轴面之间相互滚动，没有相互滑动，并把力和运动传递到另一个末控元件；其特征在于，它是一种承力构件的系统，每个承力构件都至少包括一个轴面动力机构，而且所有的末控元件都组合为主动、从动多重末控元件，把承力构件组成至少一个动力回路，抵消其作用力。

2. 如权利要求1所述的轴面平衡动力机构，其特征在于，至少含有1个支撑多重末控元件，其内部包括主动、从动多重末控元件，把承力构件组成至少一个动力回路，抵消其作用力。

3. 如权利要求1或2所述的轴面平衡动力机构，其特征在于，它至少相对于一个平面是对称的，多重末控元件相对于这个平面作对称运动。

4. 如权利要求1或2所述的轴面平衡动力机构，其特征在于，至少有一个动力回路的主动多重末控元件支撑面几何轴的运动区域，位于从动多重末控元件支撑面几何轴所在平行面构成的区域以外。

5. 如权利要求1或2所述的轴面平衡动力机构，其特征在于，至少有一个动力回路的主动多重末控元件支撑面几何轴的运动区域，位于从动多重末控元件支撑面几何轴所在平行面之间。

6. 如权利要求1或2所述的轴面平衡动力机构，其特征在于，至少有一个动力回路的主动多重末控元件支撑面几何轴的运动区域，位于从动多重末控元件支撑面几何轴所在平行面的两侧。

7. 一种轴面压力机，包括机架、轴面平衡动力机构、其它执行机构及驱动装置，其特征在于，所述轴面平衡动力机构是一种承力构件的系统，每个承力构件都至少包括一个轴面动力机构，而且所有的末控元件都组合为主动、从动多重末控元件，把承力构件组成至少一个动力回路，抵消其作用力。

8. 如权利要求7所述压力机，其特征在于，在其它执行机构中，至少有一个轴面平衡动力机构的驱动装置采用了带有2个主动多重末控元件的轴面平衡动力机构。

9. 如权利要求第7或8的轴面压力机，其特征在于，轴面平衡动力机构中至少包括2个冲模，并可以进行双向模压。

10. 如权利要求第7或8的轴面压力机，其特征在于，轴面平衡动力机构中至有一个冲模包含销和模压板。销和模压板相互之间的运动以及相对机架的运动，至少由1～6条中的任意一个轴面动力机构保障。

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