CN101788043A - 一种肘杆压力传动机构 - Google Patents

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张宜生
吕言
张正斌
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Abstract

一种肘杆压力传动机构，属于连杆传动机构领域，该肘杆压力传动机构包括肘杆机构、驱动块、滑块。其中肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连杆。上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆、中间连杆和机架连接，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动块连接；每个所述肘杆机构中，以驱动铰链和连接铰链轴心为端点的线段与通过所述上横梁铰链轴心和肘杆铰链轴心的直线位于同一平面上，且在机构的整个工作过程中始终保持不相交。相比现有的对称六连杆机构，本发明具有增力效果好，承重轴的受力相对不复杂，不容易折断，机构总高度低等优点。

Description

一种肘杆压力传动机构
技术领域
本发明属于连杆传动机构，具体涉及一种压力传动机构。
背景技术
对称六连杆式压力机(网野(武汉)高科技有限公司的产品)是新近流行的塑性加工的设备。它相对于其它的传统压力机构，例如曲柄连杆传动式压力机(参见《<曲柄压力机》，何德誉，机械工业出版社，1987年)、曲柄肘杆传动式压力机(参见“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(参见《液压机的设计与应用》，俞新陆，机械工业出版社)和螺旋传动式压力机(参见武汉新威奇科技有限公司的J58K系列数控电动螺旋压力机)有一定的优势。体现在：1、滑块的侧向力在无偏载的情况下是等于零的，这样既保证了导轨的使用寿命，也提高了成型精度。2、对称六连杆机构的增力功能更为明显，降低了电机的驱动力矩。但对称六连杆压力机传动机构存在如下问题：1、机架高度尺寸大，占据高度空间，需要高大的产房，因而增加了厂房的建筑成本；2、有效增力行程短，致使该机构工作范围短。
本发明提供一种肘杆压力传动机构，增力倍数、有效增力行程明显优于对称六连杆机构；并且在当具有相同的滑块行程时，本发明的机构总高度比对称六连杆机构低，更能适应小厂房，降低建筑成本；同时当其对称布置从而组成对称的肘杆压力传动机构时，在无偏载的情况下，也无滑块侧向力，消除滑块对导轨的侧压力及其带来的磨损，保证成型质量。
发明内容
为实现本发明的目的，采用的具体技术方案为：
一种肘杆压力传动机构，包括滑块、驱动源、驱动杆以及肘杆机构，所述肘杆机构为两个，对称布置于所述肘杆压力传动机构铅直中心线两侧，该肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连杆，上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆一端、中间连杆一端和机架相连，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动块连接，
其特征在于，每个所述肘杆机构中，以驱动铰链和连接铰链轴心为端点的线段与通过上横梁铰链轴心和肘杆铰链轴心的直线位于同一平面上，且在机构的整个工作过程中始终保持不相交。
本发明所述的驱动块在驱动源的驱动下在驱动杆上水平往复运动或垂直往复运动，从而带动肘杆机构工作。
本发明的每个所述肘杆机构中，上肘板、下肘杆及中间连杆的个数至少为一个。
本发明所述的驱动块至少为一个，每个驱动块由至少一个驱动杆通过驱动源带动。
本发明所述的驱动源为电机，所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机与螺杆或螺母连接，螺母或螺杆固定在驱动块上，通过螺杆或螺母的转动带动螺母或螺杆往复运动从而推动驱动块。
本发明的电机与螺杆或螺母之间通过蜗轮蜗杆和/或齿轮组连接。
本发明所述的驱动源为液压缸，驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头固定在驱动块上。
本发明所述的上肘板为三角板、圆形板或支架。
本发明所述的呈对称布置的两肘杆机构替换为单个肘杆机构。
一种压力机或注塑机，包括机架、导轨、工作台和上述技术方案之一所述的肘杆压力传动机构。
本发明传动特征在于：驱动杆带动驱动块沿着驱动杆轴线来回运动，使中间连杆的连接铰链带动上肘板杆作左右摆动，同时使上肘板的肘杆铰链带动下肘杆协同作用推动滑块铰链使滑块沿着垂直轨道作上下运动。
本发明利用驱动块与中间连杆的一端铰接，中间连杆的另一端与上肘板铰接，上肘板通过肘杆铰链同下肘杆铰接，共同构成增力机构，用一个驱动杆带动驱动块，则可以使驱动块作直线往复运动。在对称结构结构中，滑块对导轨无侧压力，可大幅度减少摩擦力提高传动效率。由于使用肘杆增力和三角板增力原理，使用本发明的压力机与传统曲柄连杆传动式压力机、曲柄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等于零，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结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例三的结构示意图；
图4为本发明实施例四的结构示意图一；
图5为本发明实施例四的结构示意图二；
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的肘杆压力传动机构进一步说明。
实施例一
如图1所示，第一上肘板8A上固定有第一上横梁铰链12A、第一肘杆铰链14A和第一连接铰链13A，第一上肘板8A通过第一上横梁铰链12A与机架17连接；第一下肘杆9A一端通过第一肘杆铰链14A与第一上肘板8A连接，第一下肘杆9A另一端通过第一滑块铰链15A与滑块10连接；第一中间连杆7A的一端通过第一连接铰链13A与第一上肘板8A连接，第一中间连杆7A的另一端通过第一驱动铰链11A与第一驱动块6A连接。
对称地，位于本发明机构的铅垂中心线右侧的肘杆机构进行着与左侧对称的运动。第二上肘板8B上固定有第二上横梁铰链12B、第二肘杆铰链14B和第二连接铰链13B，第二上肘板8B通过第二上横梁铰链12B与机架17连接；第二下肘杆9B一端通过第二肘杆铰链14B与第二上肘板8B连接，第二下肘杆9B另一端通过第二滑块铰链15B与滑块10连接；第二中间连杆7B的一端通过第二连接铰链13B与第二上肘板8B连接，第二中间连杆7B的另一端通过第二驱动铰链11B与第二驱动块6B连接。
第一驱动块6A通过第一驱动铰链11A与第一中间连杆7A连接，第二驱动块6B通过第二驱动铰链11B与第二中间连杆7B连接，受滑道5约束，保持水平直线运动，防止受力带来的不稳；
电机1水平地安装于机架17上，电机1通过连轴器2与螺杆3连接，螺杆3上的第一螺母4A固定在第一驱动块6A，第二螺母4B固定在驱动块6B，两个螺母的旋向相反。电机1的转动会让第一驱动块6A和第二驱动块6B沿水平线的相反方向运动，从而带动两个肘杆机构做完全对称的工作。电机1能正反两方向旋转驱动，能控制输出力矩和转速。
滑块10通过第一滑块铰链15A与所述第一下肘杆9A连接，通过第二滑块铰链15B与所述第二下肘杆9B连接，滑块10靠导轨16进行导向，防止由偏载带来的不稳。
滑块10在工作中有上死点和下死点，这是由连杆机构本身决定的。根据实际情况，肘杆机构中各杆长度不同，其处于下死点时机构状态会有所不同。当其处于下死点时，机构状态可能为：通过第一上横梁铰链12A与第一肘杆铰链14A的直线和通过第二上横梁铰链12B与第二肘杆铰链14B的直线处于铅垂状态，或者通过第一驱动铰链11A与第一连接铰链13A的直线和通过第二驱动铰链11B与第二连接铰链13B的直线处于铅垂状态，或者四条线都是铅垂的。
当第一驱动块6A和第二驱动块6B紧靠本肘杆压力传动机构的铅垂中线时，滑块10处于行程的上死点。
以第一连接铰链13A轴心和第一驱动铰链11A轴心为端点的线段，和通过第一上横梁铰链12A轴心和第一肘杆铰链14A轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。对称地，以第二连接铰链13B轴心和第二驱动铰链11B轴心为端点的线段，和通过第二上横梁铰链12B轴心和第二肘杆铰链14B轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。
实施例二
如图2所示，本实施例中，所述的肘杆压力传动机构将实施例一中的对称的两肘杆机构替换为单个肘杆机构。具体布置如下：上肘板8上固定有上横梁铰链12、肘杆铰链14和连接铰链13，上肘板8通过上横梁铰链12与机架17连接；下肘杆9一端通过肘杆铰链14与上肘板8连接，下肘杆9另一端通过滑块铰链15与滑块10连接；中间连杆7的一端通过连接铰链13与上肘板8连接，中间连杆7的另一端通过驱动铰链11与驱动块6连接。
驱动块6通过驱动铰链11与中间连杆7连接，受滑道5约束，保持直线运动，防止受力带来的不稳。
电机1水平地安装于机架上，电机1通过连轴器2与螺杆3连接，螺杆3上的螺母4固定在驱动块6，电机1能正反两方向旋转驱动，能控制输出力矩和转速。
滑块10通过滑块铰链15与所述下肘杆9连接，滑块10靠导轨16进行导向。
当连接铰链11位于离上横梁铰链12水平距离最远的位置时，滑块10处于行程的上死点。当滑块10处于行程的下死点时，通过驱动铰链11和连接铰链13的直线处于铅垂状态，或者通过上横梁铰链12和肘杆铰链14的直线处于铅垂状态，或者两条直线同时都是铅垂的。
以连接铰链12轴心和驱动铰链11轴心为端点的线段，和通过上横梁铰链12轴心和肘杆铰链14轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。
本机构不能像实施例一一样保证让滑块在全行程中都没有侧向力，但是可以由多个本实施例对称布置，以消除滑块的侧向力。
实施例三
如图3所示，本实施例中，将实施例二中的电机1，联轴器2，螺杆3，螺母4，滑道5，驱动块6由水平布置替换为铅垂布置。其它组成部分和实施例二相同，在电机1、螺杆3的驱动下，使滑块能沿着垂线方向做上、下运动。
当连接铰链13位于离上横梁铰链12水平距离最远的位置时，滑块10处于行程的上死点。当滑块10处于行程的下死点时，通过驱动铰链11和连接铰链13的直线处于水平状态，或者通过上横梁铰链12和肘杆铰链14的直线处于铅垂状态，或者两状态同时出现。
以连接铰链12轴心和驱动铰链11轴心为端点的线段，和通过上横梁铰链12轴心和肘杆铰链14轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。
本机构不能像实施例一一样保证让滑块在全行程中都没有侧向力，但是可以由多个本实施例对称布置，以消除滑块的侧向力。
实施例四
如图4所示，本实施例中，将实施例一中的第一和第二驱动块合并为一个驱动块，并将其由水平运动改变为铅直运动，相应地第一和第二螺母合并为一个螺母，同时电机、联轴器和螺杆等也作相应的变化，其他部件的布置与实施例一类似。
具体布置如下：第一上肘板8A上固定有第一上横梁铰链12A、第一肘杆铰链14A和第一连接铰链13A，第一上肘板8A通过第一上横梁铰链12A与机架17连接；第一下肘杆9A一端通过第一肘杆铰链14A与第一上肘板8A连接，第一下肘杆9A另一端通过第一滑块铰链15A与滑块10连接；第一中间连杆7A的一端通过第一连接铰链13A与第一上肘板8A连接，第一中间连杆7A的另一端通过第一驱动铰链11A与驱动块6连接。
对称地，位于本发明机构的铅垂中心线右侧的肘杆机构进行着与左侧对称的运动。第二上肘板8B上固定有第二上横梁铰链12B、第二肘杆铰链14B和第二连接铰链13B，第二上肘板8B通过第二上横梁铰链12B与机架17连接；第二下肘杆9B一端通过第二肘杆铰链14B与第二上肘板8B连接，第二下肘杆9B另一端通过第二滑块铰链15B与滑块10连接；第二中间连杆7B的一端通过第二连接铰链13B与第二上肘板8B连接，第二中间连杆7B的另一端通过第二驱动铰链11B与驱动块6连接。
电机1安装于机架17上，电机1通过连轴器2与铅垂布置的螺杆3连接，螺杆3上的螺母4固定在驱动块6上。电机1的转动带动驱动块6运动，从而带动两个肘杆机构完全对称的工作。电机1能正反两方向旋转驱动，能控制输出力矩和转速。驱动块6无需滑道5的约束。
以第一连接铰链13A轴心和第一驱动铰链11A轴心为端点的线段，和通过第一上横梁铰链12A轴心和第一肘杆铰链14A轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。对称地，以第二连接铰链13B轴心和第二驱动铰链11B轴心为端点的线段，和通过第二上横梁铰链12B轴心和第二肘杆铰链14B轴心的直线位于同一平面，且在整个工作过程中，始终保持不相交。
如图5所示，为了使机构不干涉，在机构中还可以增加第三中间连杆7C，第四中间连杆7D，以及第三下肘杆9C和第四下肘杆9D。
上述实施例中驱动源是电机，驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机通过连轴器与螺杆连结，螺母固定在驱动块上；另外，电机与螺杆之间也可以通过蜗轮蜗杆，齿轮组以及其他机构连接；此外，电机也可以带动螺母转动，带动螺杆上下运动，以推动驱动块。本发明还可以采用液压系统作为驱动源，驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头固定在驱动块上。
将本发明安装在专门设计的带有工作台18、导轨16的机身上构成可用于塑性加工的压力机或注塑机，导轨16的作用是约束滑块10，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。

Claims (10)

1.一种肘杆压力传动机构，包括滑块、驱动源、驱动杆以及肘杆机构，所述肘杆机构为两个，对称布置于所述肘杆压力传动机构铅直中心线两侧，该肘杆机构包括上肘板、下肘杆和中间连杆，上肘板通过肘杆铰链、连接铰链和上横梁铰链分别与下肘杆一端、中间连杆一端和机架相连，下肘杆另一端通过滑块铰链与滑块连接，中间连杆另一端通过驱动铰链和驱动块连接，
其特征在于，每个所述肘杆机构中，以驱动铰链和连接铰链轴心为端点的线段与通过上横梁铰链轴心和肘杆铰链轴心的直线位于同一平面上，且在机构的整个工作过程中始终保持不相交。
2.如权利要求1所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动块在驱动源的驱动下在驱动杆上水平往复运动或垂直往复运动，从而带动肘杆机构工作。
3.如权利要求1或2所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，每个所述肘杆机构中，上肘板、下肘杆及中间连杆的个数至少为一个。
4.如权利要求1-3之一所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，所述的驱动块至少为一个，每个驱动块由至少一个驱动杆通过驱动源带动。
5.如权利要求1-4之一所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动源为电机，所述驱动杆由螺杆和螺母组成，螺母和螺杆构成滚珠丝杆结构，电机与螺杆或螺母连接，螺母或螺杆固定在驱动块上，通过螺杆或螺母的转动带动螺母或螺杆往复运动从而推动驱动块。
6.如权利要求5所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，电机与螺杆或螺母之间通过蜗轮蜗杆和/或齿轮组连接。
7.如权利要求1-4之一所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，所述驱动源为液压缸，驱动杆为液压缸的活塞杆，活塞杆的端头固定在驱动块上。
8.如权利要求1-7之一所述的肘杆压力传动机构，其特征在于：所述上肘板为三角板、圆形板或支架。
9.如权利要求1-8之一所述的肘杆压力传动机构，其特征在于，所述呈对称布置的两肘杆机构替换为单个肘杆机构。
10.一种压力机或注塑机，包括机架、导轨、工作台和上述权利要求1-9之一所述的肘杆压力传动机构。
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