CN101722664B - 斜拉驱动的连杆压力传动机构 - Google Patents

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Abstract

斜拉驱动的连杆压力传动机构，属于连杆传动机构，解决现有压力机传动机构增力效果不明显及滑块侧向力无法消除的问题。本发明中间架上固定有连接铰链、驱动铰链和滑块铰链，三个铰链轴心的连线构成等腰直角三角形；连杆两端通过上横梁铰链、连接铰链分别与机架和中间架连接，驱动源通过固定支座铰链与机架连接，主驱动杆通过驱动铰链与中间架连接，滑块通过滑块铰链与中间架连接。本发明既有液压传动机构的特性又有曲柄连杆传动、肘杆传动机构的特性，具有增力作用；在滑块运动的大部分行程范围内能够以额定载荷工作，滑块在运动的全行程范围内对导轨的侧向力很小，滑块可以变速运动，在下死点可以保压；用于压力机或夹具的压力传动。

Description

斜拉驱动的连杆压力传动机构
技术领域
本发明属于连杆传动机构，具体涉及一种斜拉驱动的连杆压力传动机构，用于压力机或夹具的压力传动。
背景技术
曲柄连杆传动式压力机(见《曲柄压力机》/何德誉/机械工业出版社，1987)、肘杆传动式压力机(见机械压力机肘杆传动机构的优化设计，张元通，朱灯林，机械与电子，2008(1)，10～12页)、液压传动式压力机(见《液压机的设计与应用》，作者：俞新陆编著出版社：机械工业出版社)和螺旋传动式压力机(见J58K系列，数控电动螺旋压力机，武汉新威奇科技有限公司)是目前塑性加工的主要设备。但现有这些压力机传动机构和滑块运动都存在一些问题：1、液压传动式压力机的滑块在全行程范围内以额定载荷工作、压力可调、可保压，一般用于拉深成形，但是滑块移动速度较慢，工作效率低；2、普通异步电机驱动的曲柄连杆传动式压力机，滑块位移随时间的运动曲线为正弦曲线，其额定工作载荷一般在滑块行程的下死点以上5～10mm的范围，适用成形工艺的范围有限，一般适合于冲孔和冲裁加工。而且工作中滑块对导轨的侧压力较大，导轨宜磨损，使滑块运动精度不高，从而降低了成形件精度；3、肘杆传动式压力机相对曲柄连杆传动式压力机在增力效果上有优势，但是提高并不明显，并且存在较大的滑块侧向力；4、液压传动式和螺旋传动式压力机虽然保证在无偏载情况下没有侧向力，但由于是直接的直线性驱动，其直线推动机构没有增力作用，在滑块的工作行程中，需要的电机转矩要比一般压力机大得多。
发明内容
本发明提供一种斜拉驱动的连杆压力传动机构，解决现有压力机传动机构存在的增力效果不明显，以及曲柄连杆传动、肘杆传动机构的滑块侧向力很大的问题。
本发明的一种斜拉驱动的连杆压力传动机构，包括驱动源、连杆和铰链，其特征在于：
具有一中间架，中间架上固定有连接铰链、驱动铰链和滑块铰链，所述三个铰链轴心的连线构成等腰直角三角形，连接铰链轴心位于等腰直角三角形两直角边交点，驱动铰链轴心和滑块铰链轴心分别位于直角边和斜边的交点；
连杆一端通过上横梁铰链与机架连接，连杆另一端通过连接铰链与所述中间架连接，上横梁铰链轴心和连接铰链轴心之间的距离与连接铰链轴心和滑块铰链轴心之间的距离相等；
所述驱动源通过固定支座铰链与机架连接，驱动源的主驱动杆轴线与通过所述上横梁铰链轴心的垂直线夹角为45度；所述主驱动杆通过驱动铰链与所述中间架连接，主驱动杆轴线通过驱动铰链轴心和上横梁铰链轴心；
滑块通过滑块铰链与所述中间架连接。
所述的连杆压力传动机构，其特征在于：
所述驱动源为伺服电机或者液压缸，当驱动源为伺服电机时，主驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，伺服电机通过连轴器与螺杆连结，螺母与驱动铰链铰接；
当驱动源为液压缸时，主驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头与驱动铰链铰接。
所述的连杆压力传动机构，其特征在于：
所述中间架为三角板、圆形板或支架。
本发明传动特征在于：主驱动杆驱动驱动铰链沿着主驱动杆轴线来回运动，同时使中间架的连接铰链带动连杆作左右摆动，从而中间架和连杆的协同作用推动滑块铰链使滑块沿着穿过上横梁铰链轴心和滑块铰链轴心的垂线作上下运动。
本发明利用一个中间架的直角端与一个连杆铰接，中间架的一个斜角端与一个滑块铰接，构成一个增力肘杆机构，用一个驱动杆沿着与垂线夹角45度的方向来回驱动中间架的另一个斜角端，则可以使滑块在垂线方向作直线上下往复运动，用该压力传动机构与其它辅助装置共同构成压力机，滑块对导轨无侧压力，可大幅度减少摩擦力提高传动效率。由于使用肘杆增力原理，使用本发明的压力机与传统曲柄连杆传动式压力机、肘杆传动式压力机相比，在相同的额定工作载荷下，可大幅减少输入功率；额定载荷工作行程范围更大；当使用伺服电机作驱动源时，可控制滑块作变速运动，并提高工作效率。用本发明构成的压力机既有机械压力机的快速、定位和重复定位精度高的特性，又有液压机的额定载荷工作行程长的压力特性。
本发明采用交流伺服电机驱动时，能够只在工作时输出需要的能量，对于压力机等间歇工作的机器而言，在上、下料时间中不消耗能量，所以比一般通用驱动方式，基本节能50％以上。可利用伺服电机的控制特性，控制滑块作变速运动，提高工作效率。
本发明既有液压传动机构的特性又有曲柄连杆传动、肘杆传动机构的特性，具有增力作用；在滑块运动的大部分行程范围内能够以额定载荷工作，滑块在运动的全行程范围内对导轨的侧向力很小，滑块可以变速运动，在下死点可以保压；适用于金属、非金属和特殊材料的成形。
附图说明
图1为本发明实施例一的示意图；
图2为本发明实施例二的示意图；
图3为本发明传动原理图；
图4为本发明使用方案示意图；
图5为本发明另一种使用方案示意图；
图6为本发明其它使用方案示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明压力传动机构进一步说明。
实施例一：如图1所示，本实施例包括伺服电机11、连杆5，
三角板3上固定有连接铰链4、驱动铰链8和滑块铰链2，三个铰链轴心的连线构成等腰直角三角形，连接铰链4轴心位于等腰直角三角形两直角边交点，驱动铰链8轴心和滑块铰链2轴心分别位于直角边和斜边的交点；
连杆5一端通过上横梁铰链6与机架连接，连杆5另一端通过连接铰链4与三角板3连接，上横梁铰链6轴心和连接铰链4轴心之间的距离与连接铰链4轴心和滑块铰链2轴心之间的距离相等；
伺服电机11安装于电机支架13上，电机支架13与固定支座铰链12铰接，固定支座铰链12固定在机架上，伺服电机11通过连轴器10与螺杆9联结，螺杆9上的螺母7与三角板3的驱动铰链8铰接，伺服电机11，能正、反两方向旋转驱动，能控制输出力矩，转数。
螺杆9轴线与通过上横梁铰链6轴心的垂直线夹角为45度；螺杆9轴线延长线通过驱动铰链8轴心和上横梁铰链6轴心；
滑块1通过滑块铰链2与所述中间架连接。
在螺母7的驱动下，驱动铰链8能同螺母7一起沿着螺杆9的轴线方向前、后运动；此时连接铰链4在连杆5的约束下，沿着以连杆5的长度为半径的圆弧线作左、右摆动，滑块铰链2则带动滑块1沿着垂线方向做上、下运动。
连杆5在被连接铰链4驱动作左、右摆动的同时，起到二力杆的作用，能承受从滑块1通过三角板3传递到连杆5的载荷，并将载荷传递给固定支座。
实施例二：如图2所示，本实施例中，驱动源是液压系统驱动的液压缸14，液压缸14的活塞杆15的端头与驱动铰链8铰接，液压缸14的底端与固定支座铰链12铰接；活塞杆15的轴线与垂线的夹角成45度。在液压力的驱动下，活塞杆15能沿着轴线方向做进、退运动，从而带动与活塞杆15端头铰接的驱动铰链8同样沿着轴线方向进、退运动。
本实施例其它组成部分和实施例一相同，三角板3、连杆5和滑块的运动，在液压缸14、活塞杆15和驱动铰链8的驱动下，使滑块能沿着垂线方向做上、下运动。
下面对本发明传动原理进一步说明。
如图3所示，本发明三角板3的三铰链构成的直角三角形中，第一直角边18的长度等于第二直角边19的长度，并等于上横梁铰链6轴心和连接铰链4轴心之间的距离；第一直角边18和第二直角边19的夹角为90度；主驱动杆轴线16与垂线17的夹角为45度；主驱动杆轴线穿过连杆5一端的上横梁铰链6中心和驱动铰链8的中心；垂线17穿过上横梁铰链6中心和滑块铰链2的中心。
主驱动杆可沿着主驱动杆轴线16作进、退运动，驱动驱动铰链8沿着主驱动杆轴线16的方向运动，同时使三角板3的连接铰链4带动连杆5作左右摆动，从而三角板3和连杆5的协同作用推动滑块铰链2使滑块1沿着垂线17的方向作上、下运动。当连杆5和第一直角边18摆动到与垂线17重合时，驱动铰链8停止运动，能使该传动机构处于保压状态。
参见图4，本发明可用于塑性加工的压力机，将本发明安装在专门设计的带有工作台23、导轨的机身上构成压力机，将与上横梁铰链6铰接的支座固定在机身21上；将与铰链12铰接的支座固定在机身21上；第一导轨22A、第二导轨22B，固定在机身上。第一导轨22A和第二导轨22B的作用是约束滑块1，使之在压力加工中出现偏心载荷时，导轨能够约束滑块保持直线运动，从而确保加工精度。在滑块的底部安装上模具，在工作台面安装下模具，即可用于材料的冲压、拉深、挤压、压印等塑性加工。当连杆5和第一直角边18摆动到与垂线17重合时，驱动铰链8停止运动，能使该压力机处于保压状态。
参见图5，本发明可用作物件的压紧机构，主驱动杆轴线16与垂线17的夹角为45度；驱动铰链8沿着主驱动杆轴线16向下移动时，由于连杆5摆动的作用，推动压板24沿着垂线17向下运动，从而压紧物件25；当连杆5和第一直角边18摆动到与垂线17重合时，驱动铰链8停止运动，能使该压紧机构处于保压状态。
参见图6，采用两套本发明的机构，可用作物件的夹紧机构，上轴线16A与垂线17的夹角为45度、下轴线16B与垂线17的夹角为45度；上驱动铰链8A沿着上轴线16A向下移动的同时，下驱动铰链8B沿着下轴线16B向上移动，由于上连杆5A的摆动作用，推动上压板24A沿着垂线17向下运动，同时由于下连杆5B的摆动作用，推动下压板24B沿着垂线17向上运动，从两方向夹紧物件25；当上连杆5A和上三角板一边18A摆动到与垂线17重合，同时下连杆5B和下三角板一边18B摆动到与垂线17重合时，上驱动铰链8A和下驱动铰链8B同时停止运动，能使该夹紧机构处于保压状态。

Claims (2)

1.一种斜拉驱动的连杆压力传动机构，包括驱动源、连杆和铰链，其特征在于：
具有一中间架，中间架上固定有连接铰链、驱动铰链和滑块铰链，所述三个铰链轴心的连线构成等腰直角三角形，连接铰链轴心位于等腰直角三角形两直角边交点，驱动铰链轴心和滑块铰链轴心分别位于直角边和斜边的交点；所述中间架为三角板、圆形板或支架；
连杆一端通过上横梁铰链与机架连接，连杆另一端通过连接铰链与所述中间架连接，上横梁铰链轴心和连接铰链轴心之间的距离与连接铰链轴心和滑块铰链轴心之间的距离相等；
所述驱动源通过固定支座铰链与机架连接，驱动源的主驱动杆轴线与通过所述上横梁铰链轴心的垂直线夹角为45度；所述主驱动杆通过驱动铰链与所述中间架连接，主驱动杆轴线通过驱动铰链轴心和上横梁铰链轴心；
滑块通过滑块铰链与所述中间架连接。
2.如权利要求1所述的连杆压力传动机构，其特征在于：
所述驱动源为伺服电机或者液压缸，当驱动源为伺服电机时，主驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，伺服电机通过连轴器与螺杆连接，螺母与驱动铰链铰接；
当驱动源为液压缸时，主驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头与驱动铰链铰接。
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