CN103071723A

CN103071723A - 一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置

Info

Publication number: CN103071723A
Application number: CN2013100218952A
Authority: CN
Inventors: 刘辛军; 周艳华; 王超; 陈禹臻
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2033-01-21
Also published as: CN103071723B

Abstract

本发明涉及一种机械伺服数控转塔冲床主传动装置，属于机械制造领域，该装置包括两台伺服电机、两个联轴器、第一、第二支链及其驱动的楔块、一个与床身固定连接限定楔块运动的导轨、一个与楔块保持接触的滚轮、一个安装冲头的滑块、冲头、一个与床身固定连接的限定冲头运动方向的导套、运动副，以及包括复位弹簧、小滑块、拉杆及运动副的复位装置，所述第一、第二支链均包括滚珠丝杠副和连杆。该装置具有结构简单、制造成本低、机械增益大、刚度高、动态特性好、响应快以及易于实现高速高精度冲压任务等优点。

Description

一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置

技术领域

本发明属于机械制造领域，特别涉及一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置。

背景技术

机械伺服数控转塔冲床是一种可完成板料的自动输送、冲模的自动更换和板材的高效率精密加工、适合于薄板连续高速伺服冲切加工的冲压设备，可高效精密加工各种板料冲压零件，其特征是高效率、高精度、节能、环保和自动化，代表了数控转塔冲床的发展方向。通常包括数控系统、伺服系统、电气系统、冲床床身、传动系统及辅助系统等。机械伺服数控转塔冲床集整机结构优化技术、伺服驱动主传动技术、伺服驱动冲压控制技术、送料机构设计及控制技术、伺服主传动高速运转下的热平衡技术及数控系统集成化智能化技术等关键技术为一体，具备自动、高速、精密三个基本特征，广泛应用于航空航天、汽车、发电设备、信息、家电等高科技领域，是为保证经济和国防安全而必须自主研发的重大装备之一。

目前，数控转塔冲床的冲压主传动多采用高速液压冲头系统或普通电机机械主传动，液压主传动或是普通电机机械主传动的数控转塔冲床只要开机，主电机就会一刻不停地运转，空运转消耗电能较多。液压系统控制油路的伺服阀对油品的要求高，液压油需要定期更换，在维护过程中也要确保油路不受污染。机床工作时，高压油路阀高速换向时的冲击噪音较大。

与液压主传动数控转塔冲床相比，机械伺服数控转塔冲床具有节能、环保和维护简单、可靠性高等优点。目前多个国家的冲床厂家已逐步停产液压主传动数控转塔冲床，转而仅提供机械伺服主传动的数控转塔冲床。该冲床采用伺服电机机械主传动，与普通电机机械主传动相比，伺服电机机械主传动具有高速、高精度、高度节能和冲程可变等绝对优势，是跨时代的升级换代技术。

国际上商品化生产机械伺服数控转塔冲床厂家主要有日本的天田和村田、芬兰的芬宝。其中芬宝E系列的机械伺服数控转塔冲床的主传动结构如图1所示，主要由伺服电机01、滚珠丝杠02、垂直滑块03、下承压楔块04、水平滚轮05、上复位楔块06和水平滑块07所组成。。该结构采用了大导程的滚珠丝杠推动水平滑块作前级的水平运动，后级采用了楔块、辊轴结构，将水平滑块的水平运动转化为垂直滑块的上下运动。所需电机功率较大，对电机的动态特性要求较高。

发明内容

本实发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置，该装置具有结构简单、制造成本低、机械增益大、刚度高、动态特性好、响应快以及易于实现高速高精度冲压任务等优点。

本发明提出一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置，其特征在于，该装置包括两台伺服电机；两个联轴器；第一、第二支链、楔块、导轨、滚轮、一个用于安装冲头的滑块、一个导套、复位装置；以及运动副；其中，两台伺服电机固定在床身上并通过两个联轴器分别与第一、第二支链一端相连，第一、第二支链另一端均与楔块相连；所述楔块沿与床身固定连接的导轨运动；所述滚轮与楔块的下侧楔面保持接触；所述滑块具有一凹槽，该滑块上部与滚轮相连，下部安装冲头；导套与床身固定连接，用于限定冲头的运动方向；所述复位装置设置在滑块的凹槽内，复位装置的一端与楔块相连。

所述所述第一、第二支链结构相同，均可包括滚珠丝杠、丝杠螺母和连杆；两台伺服电机通过两个联轴器分别与第一、第二支链的丝杠相连，第一、第二支链的连杆的一端分别第一、第二支链的丝杠螺母相连，第一、第二支链的连杆的另一端均与楔块相连。

所述所述运动副可分为：连接于第一、第二支链的丝杠螺母与连杆之间的转动副、连接于第一、第二支链的连杆与楔块之间的转动副、楔块与导轨之间的移动副、导套与冲头之间的移动副、滚轮与楔块之间的高副，滚轮与滑块之间的转动副；其中连接于所述第一、第二支链的连杆与所述楔块之间的运动副不重合。

所述复位装置主要可由复位弹簧、小滑块及拉杆所组成；所述复位装置的复位弹簧和小滑块设置在滑块的凹槽内，拉杆的一端与滑块相连，拉杆的另一端与楔块铰接。所述复位装置的运动副包括：拉杆与楔块之间的转动副，连接于拉杆与冲头上小滑块之间的转动副，小滑块与滑块空腔之间的移动副。

本发明提出的一种应用于机械伺服数控转塔冲床的主传动装置，采用两个伺服电机分别通过联轴器带动两个支链同步驱动楔块，推动冲头实现单自由度的冲压运动，该装置具有结构简单、制造成本低、机械增益大、刚度高、动态特性好、响应快以及易于实现高速高精度冲压任务等优点。

附图说明

图1为已有的一种机械伺服数控转塔冲床的主传动结构示意图。

图2为本发明实施例1的结构示意图。

图3为本发明实施例2的结构示意图。

图4为本发明实施例3的结构示意图。

图5为本发明实施例4的结构示意图。

图6为本发明实施例5的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种用于数控转塔冲床的机械伺服驱动主传动装置结合附图及实施例详细说明如下：

所述所述运动副可分为：连接于第一第二支链的丝杠螺母与连杆之间的转动副、连接于第一第二支链的连杆与楔块之间的转动副、楔块与导轨之间的移动副、导套与冲头之间的移动副、滚轮与楔块之间的高副，滚轮与滑块之间的转动副；其中连接于所述第一、第二支链的连杆与所述楔块之间的运动副不重合。

本实施例1的一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置的结构如图2所示，包括两台伺服电机1、19；两个联轴器2、18；第一、第二支链、楔块6、导轨7、滚轮8、一个用于安装冲头11的滑块9、一个导套10、主要由复位弹簧13、小滑块12及拉杆14组成的复位装置；以及运动副；所述第一、第二支链结构相同，均包括滚珠丝杠3、17、丝杠螺母4、16和连杆5、15；其中，两台伺服电机1、19固定在床身上并通过联轴器2、18分别与第一、第二支链的滚珠丝杠3、17相连，第一、第二支链的连杆5、15的一端分别丝杠螺母4、16相连，连杆5、15的另一端均与楔块相连；所述楔块6下侧面为楔面（楔面的水平夹角可根据冲床具体要求而定），所述导轨7与床身固定连接用以限定楔块6的运动；所述滚轮8与楔块的下侧楔面保持接触；所述滑块9具有一凹槽，其上部与滚轮8相连，下部安装冲头11，导套10与床身固定连接，用于限定冲头11的运动方向；所述复位装置的复位弹簧13和小滑块12设置在滑块9的凹槽内，拉杆14的一端与滑块9相连，拉杆的另一端与楔块6铰接。

所述运动副分为：连接于丝杠螺母4、16与连杆5、15之间的转动副、连接于连杆5、15与楔块6之间的转动副、楔块6与导轨7之间的移动副、导套10与冲头11之间的移动副、滚轮8与楔块6之间的高副，滚轮8与滑块9之间的转动副。连接于复位装置的拉杆14与楔块6之间的转动副，连接于拉杆14与冲头上小滑块12之间的转动副，小滑块与滑块空腔之间的移动副；其中连接于所述第一、第二支链的连杆与所述楔块之间的运动副不重合。

本实施例的工作原理为：冲压时：两伺服电机1、19通过联轴器2、18驱动滚珠丝杠3、17转动，带动丝杠螺母4、16相向而行，通过连杆5、15驱动楔块6沿导轨7向左运动，楔块通过滚轮8带动滑块9及安装在滑块9上的冲头11沿导套10向下运动，实现冲压运动；回程时：两伺服电机1、19反向旋转，通过联轴器2、18驱动滚珠丝杠3、17转动，带动丝杠螺母4、16相背而行，通过连杆5、15驱动楔块6沿导轨7向右运动，带动铰接在楔块上的拉杆向右运动，通过安装在滑块9凹槽中的复位弹簧13、小滑块12拉动滑块9向上运动，使冲头回复到初始上死点位置。如此循环往复，实现冲床的冲压运动。

实施例2与实施例1结构基本相同，不同之处在于两滚珠丝杠3、17与楔块6、导轨7倾斜，两丝杠间夹角在90°～180°之间，具体角度视冲床要求而定，如图3所示。

实施例3与实施例1结构也基本相同，不同之处在于两滚珠丝杠3、17采用平行且立式，两丝杠均垂直于楔块导轨布置，如图4所示。

实施例4与实施例3结构基本相同，不同之处在于两滚珠丝杠3、17采用平行立式、且均倾斜于楔块导轨布置，丝杠与导轨7楔块一侧方向的夹角在90°～180°之间，具体角度视冲床要求而定，如图5所示。

上述各实施例中均可变换为采用单个支链，由一台伺服电机驱动。例如将实施例2的结构中取消一个支链，成为单个支链、单电机驱动的实施例5的结构，如图6所示。

Claims

1.一种机械伺服数控转塔冲床的主传动装置，其特征在于，该装置包括两台伺服电机；两个联轴器；第一、第二支链、楔块、导轨、滚轮、一个用于安装冲头的滑块、一个导套、复位装置；以及运动副；其中，两台伺服电机固定在床身上并通过两个联轴器分别与第一、第二支链一端相连，第一、第二支链另一端均与楔块相连；所述楔块沿与床身固定连接的导轨运动；所述滚轮与楔块的下侧楔面保持接触；所述滑块具有一凹槽，该滑块上部与滚轮相连，下部安装冲头；导套与床身固定连接，用于限定冲头的运动方向；所述复位装置设置在滑块的凹槽内，复位装置的一端与楔块相连。

2.如权要求1所述的装置，其特征在于，所述所述第一、第二支链结构相同，均包括滚珠丝杠、丝杠螺母和连杆；两台伺服电机通过两个联轴器分别与第一、第二支链的丝杠相连，第一、第二支链的连杆的一端分别第一、第二支链的丝杠螺母相连，第一、第二支链的连杆的另一端均与楔块相连。

3.如权要求2所述的装置，其特征在于，所述所述运动副分为：连接于第一、第二支链的丝杠螺母与连杆之间的转动副、连接于第一、第二支链的连杆与楔块之间的转动副、楔块与导轨之间的移动副、导套与冲头之间的移动副、滚轮与楔块之间的高副，滚轮与滑块之间的转动副；其中连接于所述第一、第二支链的连杆与所述楔块之间的运动副不重合。

4.如权要求1所述的装置，其特征在于，所述复位装置主要由复位弹簧、小滑块及拉杆所组成；所述复位装置的复位弹簧和小滑块设置在滑块的凹槽内，拉杆的一端与滑块相连，拉杆的另一端与楔块铰接。所述复位装置的运动副包括：拉杆与楔块之间的转动副，连接于拉杆与冲头上小滑块之间的转动副，小滑块与滑块空腔之间的移动副。