CN101234536B - 多功能伺服曲柄压力机及其工作方式 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能伺服曲柄压力机及其工作方式，多功能伺服曲柄压力机包括由交流伺服电机驱动的曲柄压力机，交流伺服电机的主伺服控制单元分别连接电网、储能单元和计算机控制系统，储能单元瞬间释放电能进行冲压；计算机控制系统按照预设的程序，实时控制交流伺服电机的转角、速度和扭矩，从而实现最佳的工作模式；其交流伺服电机的输出轴上设置有制动器，并经减速箱与曲柄压力机传动连接，曲柄压力机的曲轴和床身上分别设置有角度传感器和位移传感器，并分别对滑块封闭高度位移和曲轴角度实时检测，同时将检测的数据信号反馈到计算机控制系统，以便作出相应调整。本发明结构简单合理，真正实现加工多样、高精度、高效率、低能耗、低噪音。

Description

多功能伺服曲柄压力机及其工作方式

技术领域

本发明涉及一种曲柄压力机，特别是一种多功能伺服曲柄压力机及其工作方式。

背景技术

曲柄压力机是塑性成型中最重要的加工设备，其工作过程主要是飞轮释放冲压功，整个工作中滑块的运动曲线是固定不变的，速度按正弦规律变化，只能满足一定的工艺要求，这种工作模式和工艺性能(噪声大、精度低、能耗高)已经很难适应当前生产发展的需求。以多连杆压力机为例，其滑块的特性是按所特定的曲线运动，不能实现柔性更改。最近，国内市场对高精度、高质量、低能耗的柔性冲压设备的需求日趋强烈，尤其是新型材料的出现以及成型产品形状的复杂化，为研发多功能伺服曲柄压力机提供了一个创新的平台，而大功率交流伺服电机驱动和计算机控制技术的逐步成熟，使多功能伺服曲柄压力机的开发成为可能。

中国专利文献号CN2666656Y中公开一种伺服驱动智能型数控曲柄压力机，其控制系统控制的交流永磁伺服电机驱动单级齿轮副，其中大齿轮带动曲轴转动；上述驱动控制系统包括伺服电机驱动控制系统和储能电容箱，伺服电机驱动控制系统分别与交流永磁伺服电机及储能电容箱相连接；曲轴上设置有制动器，而本发明的传动方式采用复合型机构或二级减速箱，有效降低了伺服电机输出扭矩，降低了制造成本；且制动器设置在电机轴可选用较小的制动器，缩小了安装体积和减少了制动时间；同时曲轴上设有角度检测装置、滑块上设有位移检测装置，计算机控制系统可对曲轴角度和滑块封闭高度位移进行实时的检测及调整。本发明还在计算机控制系统中安装远程通讯模块，能对整机作远程的维护。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、工作性能更优越的多功能伺服曲柄压力机及其工作方式，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种多功能伺服曲柄压力机，包括由交流伺服电机驱动的曲柄压力机，交流伺服电机的主伺服控制单元分别连接电网、储能单元和计算机控制系统，交流伺服电机的输出轴上设置有制动器，并经减速箱与曲柄压力机传动连接，曲柄压力机的曲轴和床身上分别设置有角度传感器和位移传感器，两者分别与计算机控制系统电连接；曲轴的曲柄通过连杆驱动滑块运动，其结构特征是滑块上设置有调节滑块位置的微调电机，微调电机通过微电机伺服控制单元与计算机控制系统电连接，微调电机轴端装有旋转编码器。

所述滑块下端固定设置有上模，下方对应设置有下模，下模固定连接在床身的工作台上。

所述交流伺服电机输出轴的后端或前端与制动器连接，制动器又与计算机控制系统连接，前端通过复合多级机构或两级齿轮减速箱与曲柄压力机的曲轴连接；制动器为常闭式制动器。常闭式制动器在停机或紧急情况下制动，设备运行更安全。

所述角度传感器为旋转编码器，设置在曲柄压力机曲轴的端部。

所述计算机控制系统内设置有远程通讯模块，外部还连接有人机界面。

所述储能单元内设置有电容、电阻及开关电路，电容通过电阻及开关电路与主伺服控制单元电连接。

上述交流伺服电机、微调电机、位移传感器人机界面与计算机控制系统相连，实现滑块速度、位置以及压力的实时控制，并具有工作模式信息预存、调用、显示等功能。

一种多功能伺服曲柄压力机的工作方式，其特征是交流伺服电机经两级齿轮减速箱及曲轴连杆机构驱动滑块上下运动，储能单元瞬间释放电能进行冲压；计算机控制系统按照预设的程序，实时控制交流伺服电机的转角、速度和扭矩，从而实现最佳的工作模式；设置位移传感器和旋转编码器，分别对滑块封闭高度位移实时检测，角度传感器对曲轴角度实时检测，并将检测的数据信号反馈到计算机控制系统；如有偏离，计算机控制系统立即启动微调电机，自动补正，实施闭环控制；计算机控制系统中装有远程通讯模块，以便实施远程维护。

当交流伺服电机减速时，交流伺服电机内产生高压反电动势，储能单元将制动所产生的电能吸收储存；或当电网对交流伺服电机输入瞬间大电流时，储能单元的限流电阻将其电流值降低并对自身充电，满电时，限流电阻短路。避免电路因大电流冲击而受到损坏，同时，将电网中未用上的电能储存起来。

当滑块进入压制行程，遇到很大的工作负荷时，储能单元将自动释放电能，并与电网一起提供足够的电能使交流伺服电机产生扭矩，克服工作负荷；或当关机时，储能单元将自动释放电能；或当外界停电时，储能单元释放电能制动交流伺服电机。

本发明采用大功率交流伺服电机驱动，滑块的运动特性可变，位置、速度、压力可控。凭借强大的计算机控制系统，可编制不同的工艺模式，例如：静音冲裁、快速冲裁、高效拉深、分段压制等等。在整个工作过程中，除保留原有压力机的优点外，还具有环境友好、节能降耗、高效、高精度、一机多能等明显优势。如此多样的工艺特性，特别适合加工铝合金型材、高强度钢板，为新材料的应用以及汽车零件冲压提供了重要的装备支持，也为新工艺、新技术的发展创造了一个更好的前景。其结构简单合理，真正实现加工多样、高精度、高效率、低能耗、低噪音。

附图说明

图1为本发明一实施例的工作方式示意图。

图中：1为储能单元、2为主主伺服控制单元、3为交流伺服电机、4为制动器、5为角度传感器、6为两级齿轮减速箱、7为床身、8为曲轴、9为连杆、10为旋转编码器、11为微调电机、12为滑块、13为上模、14为下模、15为工作台、16为位移传感器、17为计算机控制系统、18为人机界面、19为微电机伺服控制单元。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本多功能伺服曲柄压力机，包括由交流伺服电机3驱动的曲柄压力机，交流伺服电机直接与主伺服控制单元2相连，主伺服控制单元还分别与电网、储能单元1和计算机控制系统17连接。储能单元1内设置有电容、电阻及开关电路，电容通过电阻及开关电路与主伺服控制单元2电连接。交流伺服电机3输出轴的后端或前端与常闭式制动器4连接，制动器又与计算机控制系统17电连接，前端通过两级齿轮减速箱6与曲柄压力机的曲轴8连接，曲轴的曲柄通过连杆9驱动滑块12运动。曲轴8和床身7上分别设置有角度传感器5和位移传感器16，两者分别与计算机控制系统电连接。角度传感器5为旋转编码器，设置在曲轴的端部。滑块12上设置有调节滑块位置的微调电机11，电机轴端装有旋转编码器10，微电机伺服控制单元19与微调节电机相连，并与计算机控制系统17电连接。滑块下端固定设置有上模13，下方对应设置有下模14，下模固定连接在床身的工作台15上。计算机控制系统内设置有远程通讯模块，外部还连接有人机界面17。

多功能伺服曲柄压力机的工作方式：交流伺服电机3经两级减速箱6及曲轴8连杆9机构驱动滑块12上下运动，储能单元1瞬间释放电能进行冲压；计算机控制系统17按照预设的程序，实时控制交流伺服电机的转角、速度和扭矩，从而实现最佳的工作模式；设置位移传感器16和旋转编码器10，分别对滑块12封闭高度位移实时检测和旋转编码器5对曲轴8角度实时检测，并将检测的数据信号反馈到计算机控制系统17，如有偏离，计算机控制系统立即启动微调电机11，自动补正，实施闭环控制；计算机控制系统中装有远程通讯模块，以便实施远程维护。

当交流伺服电机3减速时，交流伺服电机所产生的制动能量将被输入到储能单元储存；或当电网对压力机输入瞬间大电流时，储能单元的限流电阻将其电流值降低并对自身充电，满电时，限流电阻短路。

当滑块12进入压制行程，遇到巨大的工作负荷时，储能单元1将自动释放电能与电网一起提供足够电能使交流伺服电机3产生扭矩，克服工作负荷；或当关机时，储能单元将自动释放电能；或当外界停电时，储能单元释放电能制动交流伺服电机。

Claims (9)

1.一种多功能伺服曲柄压力机，包括由交流伺服电机(3)驱动的曲柄压力机，交流伺服电机的主伺服控制单元(2)分别连接电网、储能单元(1)和计算机控制系统(17)，交流伺服电机的输出轴上设置有制动器(4)，并经减速箱与曲柄压力机传动连接，曲柄压力机的曲轴(8)和床身(7)上分别设置有角度传感器(5)和位移传感器(16)，两者分别与计算机控制系统电连接；曲轴的曲柄通过连杆(9)驱动滑块(12)运动，其特征是滑块上设置有调节滑块位置的微调电机(11)，微调电机通过微电机伺服控制单元(19)与计算机控制系统电连接，微调电机轴端装有旋转编码器(10)。

2.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机，其特征是所述滑块(12)下端固定设置有上模(13)，下方对应设置有下模(14)，下模固定连接在床身的工作台(15)上。

3.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机，其特征是所述交流伺服电机(3)输出轴的后端或前端与制动器(4)连接；制动器又与计算机控制系统(17)电连接，其前端通过复合多级机构或两级齿轮减速箱(6)与曲柄压力机的曲轴(8)连接；制动器为常闭式制动器。

4.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机，其特征是所述角度传感器(5)为旋转编码器，设置在曲柄压力机曲轴(8)的端部。

5.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机，其特征是所述计算机控制系统(17)内设置有远程通讯模块，外部还连接有人机界面(18)。

6.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机，其特征是所述储能单元(1)内设置有电容、电阻及开关电路，电容通过电阻及开关电路与主伺服控制单元(2)电连接。

7.根据权利要求1所述的多功能伺服曲柄压力机的工作方式，其特征是交流伺服电机(3)经两级齿轮减速箱(6)及曲轴(8)连杆机构驱动滑块(12)上下运动，储能单元(1)瞬间释放电能进行冲压；计算机控制系统(17)按照预设的程序，实时控制交流伺服电机的转角、速度和扭矩，从而实现最佳的工作模式；设置位移传感器(16)和旋转编码器(10)，分别对滑块封闭高度位移实时检测，角度传感器(5)对曲轴角度实时检测，并将检测的数据信号反馈到计算机控制系统；如有偏离，计算机控制系统立即启动微调电机(11)，自动补正，实施闭环控制；计算机控制系统中装有远程通讯模块，以便实施远程维护。

8.根据权利要求7所述的多功能伺服曲柄压力机的工作方式，其特征是当交流伺服电机(3)减速时，交流伺服电机内产生高压反电动势，储能单元(1)将制动所产生的电能吸收储存；或当电网对交流伺服电机输入瞬间大电流时，储能单元的限流电阻将其电流值降低并对自身充电，满电时，限流电阻短路。

9.根据权利要求8所述的多功能伺服曲柄压力机的工作方式，其特征是当滑块(12)进入压制行程，遇到很大的工作负荷时，储能单元(1)将自动释放电能，并与电网一起提供足够的电能使交流伺服电机(3)产生扭矩，克服工作负荷；或当关机时，储能单元将自动释放电能；或当外界停电时，储能单元释放电能制动交流伺服电机。

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