CN101244441A - 数控冲槽机的主机 - Google Patents
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Abstract
Description
数控冲槽机主机技术领域本发明涉及一种加工电机硅钢芯片槽孔的设备，是一种数控冲槽机主机。 背景技术电机定转子硅钢片单槽冲制是将硅钢片即芯片放置于单槽冲床工作台的托盘上，由分 度机构带动托盘上的芯片按槽数完成分度，由冲压装置带动冲头完成冲压，工作台由径向 进给装置带动移动，此外，还包括压片装置和卸片装置。目前单槽冲的分度机构采用棘轮 或福开森凸轮。如采用棘轮分度，棘轮槽数必须与电机硅钢片的槽数相同；如采用福开森 凸轮分度，是采用更换交换齿轮的方法实现要求槽数的分度，为满足种类繁多的芯片冲制， 对于前者，必须配备槽数与电机硅钢片槽数相同的棘轮，对于后者，必须配备大量的高精 度交换齿轮。此外，两者还存在冲制槽数受局限、操作烦琐、调整费时费力的缺点，且对 调试人员的技能要求很高。中国专利号为00221561. 6的实用新型专利说明书公开了一种 数控高速冲槽机，用于对电机铁心片槽孔自动分度与冲制的高速冲槽机，具有机架、固定 工作台和滑动工作台，该高速冲槽机采用由步进电机通过蜗杆、蜗轮控制分度，滑动工作 台的径向位置通过丝杠、螺母手动调节实现。所以分度精度难以控制，且不能达到数控冲 槽机要求。发明内容本发明的目的是提出一种适用范围广、分度精度高的数控冲槽机主机。本发明包括机架、工作台、冲头、分度装置、以及带动冲头上下运动的冲压装置和带 动工作台移动的径向进给装置，此外，还包括气压系统以及由气压系统控制的压片装置和 卸片装置，上述分度装置包括托盘，上述冲压装置包括电机传动机构和肘杆机构，为达到 上述目的，采取上述机架一侧设有导轨臂，上述工作台滑动连接在导轨臂上；上述分度装 置具有固定在工作台上的壳体，壳体内设有行星减速机构，行星减速机构的输入轴与分度伺服电机连接，行星减速机构的输出轴上设有托盘高度调节机构，所述托盘与托盘高度调 节机构连接；上述径向进给装置具有固定在导轨臂上的减速器，减速器的输入轴连接进给 伺服电机，减速器的输出轴通过丝杠传动副带动工作台移动。所述分度装置的行星减速机构具有固定在本机构输入轴上的一级中心齿轮、与一级中 心齿轮啮合的至少3个一级行星齿轮、固定在一级行星齿轮轴上的一级行星架、固定在一 级行星架上的二级中心齿轮，与二级中心齿轮啮合的至少3个二级行星齿轮、固定在二级行星齿轮轴上的二级行星架，本机构输出轴连接在二级行星架中心，在分度装置壳体相应 部位设有齿而形成行星减速机构的内齿环。所述分度装置的托盘高度调节机构包括滑动设置在行星减速机构输出轴上的轴套、处 于轴套下方的过渡套、与过渡套螺纹连接的调整螺母、下端插入轴套内与输出轴固定连接 的带座螺杆以及与带座螺杆滑动连接的压盖和与带座螺杆螺纹连接的螺母，所述托盘固定 在轴套与压盖之间。所述冲压装置电机传动机构包括变频调速电机、安装在变频调速电机主轴上的小带轮 和与曲轴连接的大飞轮，小带轮与大飞轮间由皮带连接。所述冲压装置肘杆机构包括曲轴、推杆、摆杆、连杆、球头连杆以及固定冲头的滑块， 推杆的下端与曲轴连接，推杆的上端通过第一轴连接在摆杆一侧，连杆通过第二轴连接在 摆杆的下端，球头连杆连接在连杆与滑块之间，曲轴两端连接在机架上，摆杆通过摆杆轴 连接在机架上。所述冲压装置电机传动机构的大飞轮与肘杆机构的曲轴之间设有采用离合与制动为一 体的气动离合装置，气动离合装置由气压系统提供气源。所述肘杆机构中的摆杆轴上设有转动一定角度的偏心套，偏心套上设有柄，带动偏心 套转动的气缸由其活塞与偏心套柄连接。在所述冲压装置肘杆机构中，连接推杆与摆杆的第一轴上设有的轴承是滚针轴承，连 接摆杆与连杆的第二轴上设有的轴承是滚针轴承。所述径向进给装置的减速器为蜗杆蜗轮减速器；丝杠传动副为滚珠丝杠传动副；蜗杆蜗轮减速器的输入轴即为蜗杆体。所述径向进给装置的减速器中的蜗轮为双蜗轮，由固定在滚珠丝杠上的固定蜗轮和以 动配合方式套在固定蜗轮上的活动蜗轮组成，活动蜗轮均匀分布有2〜4个弧形槽，各弧形 槽内且在同一端上具有连接在固定蜗轮上的销子，在销子与弧形槽另一端槽壁之间设有弹 簧。本发明具有以下特点-1、本发明的分度装置和径向进给装置的动力源采用的是伺服电机，而压片装置和卸片 装置由气压系统控制，所以能适宜智能化控制。2、 本发明的分度装置采用的精密行星减速机构，具有结构紧凑、体积小、分度精度高、 调整简单快捷、分度槽数范围宽，既可等分分度也可非等分分度的优点；而径向进给装置 可设置任意步进量，冲压装置的肘杆机构上用于安装冲头的滑块可调节高度，使得本发明 可以满足锥型冲、斜槽冲、间歇冲、扇型冲、双冲模双工位的冲制要求，所以本发明具有 分度精密、操作方便、适用范围广的特点，可以实现一机多用。3、 本发明的径向进给装置采用的双蜗轮结构能消除蜗轮蜗杆之间的间隙，能自动补偿 蜗轮蜗杆的磨损，不必经常修正间隙，有利主机长期保持精度。4、 本发明冲压装置的肘杆机构可以使曲轴旋转一转时，冲头完成两次冲压，工作效率 明显提高，而且在高速冲制时，曲轴仍运转在较低的转速，使得对曲轴和飞轮的动平衡要 求大大降低，从而可减少机件的磨损，延长设备的使用寿命。附图说明为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发 明作进一步详细的说明，其中 图l为本发明结构示图； 图2为图1的A-A视图； 图3为分度装置示图；图4为冲压装置示图；图5为径向进给装置示图；图6为径向进给装置减速器示图。具体实施方式附图1〜2所示的实施例包括机架1、工作台2、冲头7、分度装置8、以及带动冲头7上下运动的冲压装置和带动工作台2移动的径向进给装置9，此外，还包括气压系统12和由气压控制的压片装置4、卸片装置6。上述机架1 一侧设有导轨臂10，上述工作台2滑动连接在导轨臂10上。见图3，上述分度装置8具有分度伺服电机8-1和具有固定在工作台上的壳体8-20，壳体8-20内设有二级减速的行星减速机构，行星减速机构具有输入轴8-3、固定在输入轴8-3上的中心齿轮8-5、与一级中心齿轮8-5啮合的3〜4个均匀分布的一级行星齿轮8-6、固定在一级行星齿轮轴8-7上的一级行星架8-8、固定在一级行星架8-8上的二级中心齿轮8-9，与二级中心齿轮8-9啮合的3〜4个均匀分布的二级行星齿轮8-10、固定在二级行星齿轮轴8-11上的二级行星架8-12，输出轴8-13连接在二级行星架8-12中心。在分度装置 壳体8-20相应部位设有齿8-20-1而形成行星减速机构内齿环。本实施例的一级行星齿轮 8-6和二级行星齿轮8-10各为3个。本机构输入轴8-3与分度伺服电机8-1主轴之间由联轴 器8-2连接，并且通过轴承8-4与壳体8-20连接。输出轴8-13通过轴承8-19与壳体8-20 连接。输出轴8-13上设有托盘高度调节机构，托盘高度调节机构包括滑动设置在行星减速 机构输出轴8-13上的轴套8-14、处于轴套8-14下方的过渡套8-15、与过渡套8-15螺纹连 接的调整螺母8-16、下端插入轴套8-14内与输出轴8-13固定连接的带座螺杆8-18以及与 带座螺杆8-18滑动连接的压盖8-21和与螺纹连接的螺母8-22。所述托盘8-17固定在轴套 8-14与压盖8-21之间。需要抬高托盘8-17的高度，旋松带座螺杆8-18上的螺母8-22,使 托盘8-17有个向上调整的间隙，接着旋转调整螺母8-16，调整螺母8-16向上顶起调整轴 套8-14，抬高托盘8-17的高度。当需要降低托盘8-17的高度，回旋调整螺母8-16,再旋 转带座螺杆8-18上的螺母8-22，带动托盘8-17和轴套8-14同时下降。行星减速机构由分度伺服电机8-1带动一级中心齿轮8-5旋转， 一级中心齿轮8-5带 动一级行星齿轮8-6旋转； 一级行星齿轮8-6与壳体8-20上的内齿8-20-1啮合且绕着-一级 中心齿轮8-5回转，同时带动一级行星架8-8及与之固定的二级中心齿轮8-9旋转；二级中 心齿轮8-9带动二级行星齿轮8-10旋转；二级行星齿轮8-10与壳体8-20上的内齿8-20-1 啮合时绕着二级中心齿轮8-9回转，同时带动二级行星架8-12旋转；二级行星架8-12通过 输出轴8-13、轴套8-14、带动托盘8-17旋转，从而完成分度动作。上述行星减速机构结构 紧凑、体积小，除此还具有高扭矩、高精度和高效率的优点。见图4与图1、图2，冲压装置包括电机传动机构5和肘杆机构3。所述电机传动机构 5包括变频调速电机5-1、安装在变频调速电机5-1主轴上的小带轮5-2和与曲轴连接的大 飞轮5-3、小带轮5-2与大飞轮5-3间由皮带连接。本肘杆机构中将传动机构5中的传统滑 差调速电机改为变频调速电机，由于变频调速电机转速的波动小，可使冲压过程更加平稳。所述冲压装置肘杆机构3包括曲轴3-4、推杆3-5、摆杆3-8、连杆3-13、球头连杆3-14 以及固定冲头的滑块3-15。为方便推杆3-5长度的调节，推杆3-5由上杆3-51、中杆3-52 和下杆3-53组成，上杆3-51与中杆3-52之间螺纹连接由螺栓定位，中杆3-52与下杆3-53 之间螺纹连接由螺栓定位，上述上、中杆的连接螺纹与中、下杆的连接螺纹螺旋方向相反。 推杆3-5的下端设有由上轴瓦3-1-1和下轴瓦3-1-2之间通过螺钉3-2连接而成的轴瓦3-1 ， 其中上轴瓦3-1-1固定在下杆3-53上的或上轴瓦3-1-1与下杆3-53 —体，曲轴3-4通过轴 瓦3-1与推杆3-5连接。推杆3-5的上端通过第一轴3-6连接在摆杆3-8的一侧，摆杆3-8 的另一侧具有起平衡作用的扇状凸出体，连杆3-13通过第二轴3-12连接在摆杆3-8的下端，球头连杆3-14连接在连杆3-13与滑块3-15之间。上述连接推杆3-5与摆杆3-8的第一轴3-6上设有的轴承是滚针轴承3-7，连接摆杆3-8与连杆3-13的第二轴3-12上设有的轴承是滚针轴承3-11。滚动轴承的应用，使设备充分适应高速冲压的要求。滑块上连接有V型槽定位件3-16，方便冲头7的安装。曲轴3-4两端连接在机架上，由设置在机架上的两滚柱轴承支撑。与摆杆3-8连接的摆杆轴3-10由机架支撑。所述摆杆轴3-10上套有偏心套3-9，偏心套3-9上设有柄3-9-1，偏心套3-9的柄3-9-1与气缸3-17的活塞连接。偏心套3-9用于调节冲头7的高度。在正常冲槽时，偏心套3-9偏心向下，偏心套3-9不动，滑块3-15的封闭高度不会变化。当需要提升滑块髙度时，气缸活塞带动偏心套3-9上的柄使偏心套3-9转动一角度，这样，偏心套3-9的偏心中心上升，滑块3-15沿机架上的导轨作相应上升，冲头7的高度得以调节。本肘杆机构的曲轴3-4旋转一周，摆杆3-8沿摆动对称平面向前、向后各摆动一次，带 动冲头7完成两次冲压，实现高速冲压。在本冲压装置中，大飞轮5-3与曲轴3-4之间设有采用离合与制动为一体的气动离合装 置ll，气动离合装置U由气压系统12提供气源。离合器通过摩擦片分别与飞轮和曲轴的 输入端相连。气缸通气时，活塞克服弹簧向一端移动，使离合器接合，气缸断气时，弹簧 力使活塞反方向移动，断开离合器，同时带动制动盘实现制动。此装置可保证高速运行的 冲头准确停在要求的上止点位置。气动离合装置11是已使用的技术。见图5与图6，所述径向进给装置9具有进给伺服电机9-1和蜗杆蜗轮减速器9-2，蜗杆蜗轮减速器9-2的箱体9-26固定在导轨臂10上，上述进给伺服电机9-1通过支架9-4固定在减速器箱体9-26上。蜗杆蜗轮减速器9-2的输入轴9-21连接进给伺服电机9-1,输入轴9-21即为蜗杆。减速器9-2的输出轴通过滚珠丝杠传动副9-3带动工作台2移动。滚珠丝杠传动副9-3由滚珠丝杠9-31和螺母9-32组成，螺母9-32通过螺母座9-33与工作台2固定连接。丝杠9-31与减速器9-2的输出轴一体，减速器9-2的输出轴即是丝杠9-31。当进给伺服电机9-1旋转时通过蜗杆蜗轮减速器9-2带动丝杠9-31旋转，使螺母9-32带动工作台2移动。所述蜗杆蜗轮减速器9-2中的蜗轮为双蜗轮，由固定在滚珠丝杠9-31上的固定蜗轮9-22和以动配合方式套在固定蜗轮9-22上的活动蜗轮9-23组成，活动蜗轮9-23对称设有3〜4个弧形槽，本实施例具有两弧形槽，槽内的同一端各具有连接在固定蜗轮9-22上的销子9-24，在销子9-24与弧形槽另一端槽壁之间设有弹簧9-25。两个蜗轮错齿后，由于弹簧9-25对销子9-24的作用，弹簧力使两个蜗轮的不同齿面分别与蜗杆同一齿的两个齿面接触，保证无间隙啮合；独特的双蜗轮消隙机构能自动补偿蜗轮蜗杆的磨损，不必修正间隙而能长期保持精度，有利提高分度定位精度。本发明可配备数控系统，采用CPU控制。变频调速电机5-l启动后，踏下脚踏开关，压片装置4的气缸动作完成压片；离合器ll气缸进气，断开制动同时使摩擦片接合，曲轴 转动通过推杆3-5、摆杆3-8带动连杆3-13、球头连杆3-14、滑块3-15进而带动冲头7开 始冲压；数控系统根据在线检测到的与曲轴同轴安装的脉冲编码器及发信开关信号，控制 分度系统按照程序设定要求完成与冲头同步的分度；冲完预定槽后，数控系统发出信号， 离合器ll经预定延时后，气缸断气，弹簧力断开摩擦片，使冲头7停止冲压，同时使制动 器制动，冲头停在上止点；托片装置6动作将冲片托起，冲制过程结束。需要实现斜槽冲，每当冲完一片芯片，数控系统根据预先设定的程序，向分度装置的分 度伺服电机发出指令，分度伺服电机带动行星减速机构转过一符合斜度要求的附加角度， 改变芯片槽口的起始位置，从而冲制出叠装后槽口呈斜型的芯片。需要实现间歇冲，则根据芯片槽非等分排列的特点编制程序，当冲完某一弧度内的槽口 时，停止冲压，分度装置使芯片转至需冲压的某一段位置时，开始冲压，如此往复，直至 冲完整张芯片。需要实现扇型片冲，则采用专用的扇型片托盘，并根据扇型片非整圆的特点编制程序。 当冲完扇型片上槽口后，停止冲压，分度装置反向返回原点。如此往复。需要实现锥型冲，每当冲完一片芯片，数控系统根据预先设定的程序，向径向进给装 置的进给伺服电机发出指令，进给伺服电机通过蜗杆蜗轮减速器和滚珠丝杠传动副使工作 台移动锥度要求的位移，从而冲制出叠装槽口呈锥型的芯片。
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