CN103317743A - 盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，包括设有横梁的机身，在机身上设置有机身导轨、滑块锤头、止推轴承、铜螺母以及主螺杆。机身导轨固定在机身上，滑块锤头位于横梁的下部且可在机身导轨上滑动，止推轴承固定在横梁底部，铜螺母固定在滑块锤头上，主螺杆一端通过与铜螺母构成螺旋副驱动滑块锤头作直线移动，在横梁的顶部设置有盘形直线电机。盘形直线电机包括飞轮转子以及定子组件，定子组件固定在横梁顶部且位于飞轮转子的底部，主螺杆的另一端固定在飞轮转子的转动轴线处。在飞轮转子的外圆周侧面设置有制动器，制动器通过制动飞轮转子从而制动主螺杆转动。本发明具有维护方便，能耗低，噪音小，控制精度更精确，安全性能更高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及数控电动螺旋压力机技术领域，特别涉及一种盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机。
背景技术
电动螺旋压力机诞生于19世纪40年代的德国，被称为一种重大的技术突破设备，是螺旋压力机发展史上的一次飞跃。目前，德国万家顿（MULLE WEINGARTEN）、拉斯科（LASCO）等公司，采用变频技术使其达到一定批量的生产。我国在1980年由鄂锻和华中科技大学联合研制成功第一代J58D-100型电动螺旋压力机。该机型的特点是传动环节少，但要设计低速、大扭矩专用电机，螺杆导套磨损后会影响电机的气隙，电机易出现故障，维修不容易；设备使用过程中对电网冲击也较大。由于当时电力、电子、变频技术落后，没能得到进一步深入研究和推广应用。
近年来，随着科技进步，我国工业的崛起，电力、电子、电控等技术迅猛发展，以及电动螺旋压力机本身具有的优点，电动螺旋压力机在我国得到了空前的发展，得到了各界的肯定。2003年湖北富升锻压机械有限公司（原鄂锻）与华中科技大学成功研制出了第二代J58K-250型数控电动螺旋压力机。该机型的特点是专用电机转速较高，转矩较小，可以设计少数几种规格的专用电机系列供不同吨位压力机使用，电机出现故障时，更换方便，维护简单；同时，螺杆导套磨损后不会影响电机性能。但由于增加了齿轮传动，传动效率降低，且小齿轮易磨损，对控制精度有一定的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，以解决目前数控电动螺旋压力机现有技术存在的启动对电网冲击大、维护困难、传动效率低，能耗高、数控精度不高的问题。
本发明是这样实现的，提供一种盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，包括设有横梁的机身，在机身上设置有机身导轨、滑块锤头、止推轴承、铜螺母以及主螺杆，机身导轨固定在机身上，滑块锤头位于横梁的下部且可在机身导轨上滑动，止推轴承固定在横梁底部，铜螺母固定在滑块锤头上，主螺杆一端通过与铜螺母构成螺旋副驱动滑块锤头作直线移动，在横梁的顶部设置有盘形直线电机，盘形直线电机包括飞轮转子以及定子组件，定子组件固定在横梁顶部且位于飞轮转子的底部，主螺杆的另一端固定在飞轮转子的转动轴线处。
进一步地，飞轮转子包括飞轮本体、导电外圈以及导磁内圈，导电外圈与导磁内圈固定在一起，且沿飞轮本体底面圆周设置，导磁内圈设置在导电外圈与飞轮本体之间。
进一步地，定子组件包括至少一个定子以及固定定子的定子座，定子座固定在横梁顶面，定子设置在飞轮转子的底部，每个定子包括定子铁芯以及定子绕组，定子绕组设置在定子铁芯内。
进一步地，在飞轮转子的外圆周侧面设置有制动器，制动器通过制动飞轮转子从而制动主螺杆转动。
进一步地，在飞轮转子的底部与横梁顶面之间设置有推力轴承。
进一步地，在主螺柱上设置有凸肩，凸肩可被止推轴承挡住。
进一步地，在飞轮转子与主螺杆结合缝隙处设置有骑缝圆柱销。
进一步地，在横梁中间固定设置有导套，导套套接在主螺杆上。
进一步地，滑块锤头与横梁间安装有铝柱，铝柱固定在滑块锤头上，可止顶在横梁底部。
进一步地，导电外圈是由导电金属材料制成，导磁内圈是由导磁金属材料制成。
本发明具有以下特点：
①电机的转子是压力机飞轮的组成部分，直接驱动主螺杆转动，减少了传统螺旋压力机的传动链，机械故障率低；
②滑块锤头装有速度和位置编码器，编码器信号反馈给PLC按程序数字化控制电机运转，能量控制精确，适宜精密锻造；
③机身采用预应力机架，机架与滑块锤头间采用方形导轨，导向精度高，抗偏载能力强，适用于多模膛锻造；
④电机启动电流小，对电网冲击小，滑块锤头静止时，电机不工作，电量消耗低，节电约30%；
⑤制动为气动顶刹结构，大吨位机型可增加电磁力制动，双重刹车加上安全防撞铝柱，可有效避免设备及人身伤害，安全性能高。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：维护方便，能耗低，噪音小，控制精度更精确，安全性能更高。
附图说明
图1为本发明的一较佳实施例的结构示意图；
图2为M的放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一同参照图1所示，是本发明的一个较佳实施例，本实施例的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机包括机身1，在机身1上设置有机身导轨2、滑块锤头3、止推轴承4、铜螺母5以及主螺杆6。
在机身1设有横梁11。机身导轨2固定在机身1上。在本实施例中，设置有四条“X”型方形机身导轨2，导向精度高，抗偏载能力强。滑块锤头3位于横梁11的下部且可在机身导轨2上滑动，滑块锤头3为本设备的击打锤头。滑块锤头3与横梁11间安装有铝柱31，铝柱31固定在滑块锤头3上，可止顶在横梁11底部。铝柱31为安全防撞柱，能避免滑块锤头3意外冲顶，防止机器损伤，可有效避免设备及人身伤害，安全性能高。止推轴承4固定在横梁11底部，滑块锤头3打击受力时通过止推轴承4传递受力于机身1。铜螺母5固定在滑块锤头3上，主螺杆6一端通过与铜螺母5构成螺旋副驱动滑块锤头3作上下直线移动。在主螺柱6上设置有凸肩61，凸肩61可被止推轴承4挡住。在横梁11中间固定设置有导套62，导套62套接在主螺杆6上，主螺杆6可在导套62中滑动。
在横梁11的顶部设置有盘形直线电机7，盘形直线电机7包括飞轮转子71以及定子组件72。飞轮转子71为盘形直线电机7的次级，定子组件72为初级。定子组件72固定在横梁11顶部且位于飞轮转子71的底部，主螺杆6的另一端固定在飞轮转子71的转动轴线处。盘形直线电机7的飞轮转子71是本设备压力机飞轮的组成部分，能储存能量。飞轮转子71直接驱动主螺杆6转动，减少了传统螺旋压力机的传动链，传输效率高，而且机械故障率低。另一方面，盘形直线电机7的散热性好，易于数控。而且其启动电流小，对电网冲击小，滑块锤头3静止时，电机不工作，电量消耗低，节电约30%。
在飞轮转子71的外圆周侧面设置有制动器8，制动器8通过制动飞轮转子71从而制动主螺杆6转动。为了受力平衡，制动器8一般成对且对称地设置在飞轮转子71的侧面。制动器8为气动顶刹，设有制动摩擦片81。制动器8工作时，制动摩擦片81可接触飞轮转子71的外圆周面并把飞轮转子71制动。该种设置便于滑块锤头3任意位置停留，断电时能紧急刹车。在飞轮转子71的底部与横梁11顶面之间设置有推力轴承12，用于支撑飞轮转子71，且便于飞轮转子71转动。推力轴承12采用调心滚子轴承。在飞轮转子71与主螺杆6结合缝隙处设置有骑缝圆柱销63进行紧固，防止飞轮转子71与主螺杆6相互转动，提高主螺杆6的运动精度。
飞轮转子71包括飞轮本体73、导电外圈74以及导磁内圈75，导电外圈74与导磁内圈75固定在一起，且沿飞轮本体73底面圆周设置，导磁内圈75设置在导电外圈74与飞轮本体73之间。主螺柱6的另一端穿设在飞轮本体73的转动轴线处。导电外圈74与导磁内圈75通过爆炸焊接方式固定在一起。导磁内圈75采用多个螺丝76紧固在飞轮本体73的底面上。导电外圈74是由导电金属材料制成，导磁内圈75是由导磁金属材料制成。在本实施例中，导电外圈74是1-3mm的导电金属，例如：铜片。导磁内圈75是5-10mm的导磁金属，例如：A3钢片。
定子组件72包括至少一个定子77以及固定定子77的定子座78，定子座78固定在横梁11顶面。在本实施例中，设置了两个定子77以及定子座78。定子77对称与飞轮转子71的转动轴线设置，且设置在飞轮转子71的底部。每个定子77包括定子铁芯771以及定子绕组772，定子绕组772设置在定子铁芯771内。在定子77与飞轮转子71之间设有间隙。
当盘形直线电机7的定子绕组772通入交变电流后，会产生沿圆周方向旋转的磁场，可驱动飞轮转子71作旋转运动。而飞轮转子71旋转即带动主螺杆6旋转，主螺杆6的旋转通过铜螺母5带动滑块锤头3作上下直线运动。分别改变两台盘形直线电机7的旋转磁场方向，可以轻易控制并实现对飞轮转子71的旋转加速和减速制动。
本发明具体实施时，对称固定在机身1横梁11顶部的盘形直线电机7电磁力驱动飞轮转子71，飞轮转子71与主螺杆6通过骑缝圆柱销5固定连接。飞轮转子71转动通过推力轴承4固定在机身1的横梁11正中，盘形直线电机7的飞轮转子71与定子77工作时的均匀间隙由导套62保证，飞轮转子71正反方向转动通过螺杆副（主螺杆6和铜螺母5）带动滑块锤头3上下运动。滑块锤头3在机身1的方形导轨上运动，四条导轨导向精度高，滑块锤头3向下打击受力时通过止推轴承10传递受力于机身1的框架上。制动器8是在连续打击过程中滑块锤头3在回程回到最高点时或点动时制动飞轮转子71，制动器8也能在断电时及时制动飞轮转子71。
在本实施例中，还设置有数控系统。数控系统包括速度编码器、位置编码器以及PLC控制器。速度和位置编码器安装在滑块锤头3上，编码器信号反馈给PLC按程序数字化控制盘形直线电机7运转，能量控制精确，适宜精密锻造。还可以通过触摸屏对运行参数进行数字化设置，程序控制锻压过程，实现先轻打后重打。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，包括设有横梁的机身，在所述机身上设置有机身导轨、滑块锤头、止推轴承、铜螺母以及主螺杆，所述机身导轨固定在所述机身上，所述滑块锤头位于所述横梁的下部且可在所述机身导轨上滑动，所述止推轴承固定在所述横梁底部，所述铜螺母固定在所述滑块锤头上，所述主螺杆一端通过与所述铜螺母构成螺旋副驱动所述滑块锤头作直线移动，其特征在于，在所述横梁的顶部设置有盘形直线电机，所述盘形直线电机包括飞轮转子以及定子组件，所述定子组件固定在所述横梁顶部且位于所述飞轮转子的底部，所述主螺杆的另一端固定在所述飞轮转子的转动轴线处。
2.如权利要求1所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，所述飞轮转子包括飞轮本体、导电外圈以及导磁内圈，所述导电外圈与导磁内圈固定在一起，且沿所述飞轮本体底面圆周设置，所述导磁内圈设置在所述导电外圈与飞轮本体之间。
3.如权利要求1所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，所述定子组件包括至少一个定子以及固定所述定子的定子座，所述定子座固定在所述横梁顶面，所述定子设置在所述飞轮转子的底部，每个所述定子包括定子铁芯以及定子绕组，所述定子绕组设置在所述定子铁芯内。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，在所述飞轮转子的外圆周侧面设置有制动器，所述制动器通过制动所述飞轮转子从而制动主螺杆转动。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，在所述飞轮转子的底部与横梁顶面之间设置有推力轴承。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，在所述主螺柱上设置有凸肩，所述凸肩可被所述止推轴承挡住。
7.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，在所述飞轮转子与主螺杆结合缝隙处设置有骑缝圆柱销。
8.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，在所述横梁中间固定设置有导套，所述导套套接在所述主螺杆上。
9.如权利要求1至3中任意一项所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，所述滑块锤头与横梁间安装有铝柱，所述铝柱固定在所述滑块锤头上，可止顶在所述横梁底部。
10.如权利要求2所述的盘形直线电机驱动的数控电动螺旋压力机，其特征在于，所述导电外圈是由导电金属材料制成，所述导磁内圈是由导磁金属材料制成。
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