CN103358577A

CN103358577A - 双工位静压传动压力机

Info

Publication number: CN103358577A
Application number: CN2013102798558A
Authority: CN
Inventors: 张弛; 王明娣; 杨宏兵; 周刘蕾
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明公开了一种双工位静压传动压力机，包括驱动装置、输入装置和输出装置，其特征在于所述驱动装置包括一伺服电机，伺服电机的输出轴两端分别通过二联轴器与二丝杠副连接；所述输入装置包括二输入缸体，所述每个输入缸体内均设有一柱塞，柱塞一端与对应的丝杠副连接，另一端则与输入缸体之间构成输入液压腔，输入液压腔内设有液压介质；所述输出装置包括二输出缸体，所述每个输出缸体内均设有输出活塞，所述输出活塞的一端与所述输出缸体之间构成输出液压腔，该输出液压腔与前述输入液压腔通过管路相连，所述输出活塞的另一端与输出缸体之间装有复位弹簧。本发明工作效率高、能源利用率高、低污染、且结构简单、输出力易于检测控制。

Description

双工位静压传动压力机

技术领域

本发明涉及一种压力机，尤其涉及一种双工位静压传动压力机。

背景技术

交流伺服电机驱动的压力机是目前压力机发展的一个新方向,以计算机控制的交流伺服电机为动力,通过螺旋、曲柄连杆、肘杆或其它机构将电机的旋转运动转化为滑块所需的直线运动。不但可以保持机械驱动的种种优点,而且改变了其工作特性不可调的缺点,使成形装备具有了柔性化、智能化的特点,工作性能和工艺适应性大大提高；同时,还简化了结构,方便安装、减少维修、降低能耗、减轻重量，可取代液压系统,彻底消除油液对环境的污染。交流伺服电机驱动的压力机是高新技术与传统机械技术的结合，对于推动成形装备的更新换代,具有不可限量的影响。短短十多年，伺服电机的应用领域已经从注塑机发展到折弯机、机械压力机、数控回转头压力机、螺旋压力机等各种成形设备。

采用电液伺服控制，作用力、速度和位置等工艺参数的控制可达到较高的精度。但是液压压力机本身还存在一些致命的缺陷：一是液压系统的污染问题。油箱中的液压油很容易挥发，造成工作环境中的空气污染，另外由于管路密封不良所导致的液压油泄露，也会造成地面环境的严重污染；二是液压系统的能源利用率率比较低，存在较大能源浪费。特别是处在工作间歇时间时，电机和油泵都在正常运转，此时液压油经溢流阀溢出，造成一定的功率损耗，同时还会引起系统的发热。

发明内容

本发明目的是：提供一种工作效率高、能源利用率高、低污染、且结构简单、输出力易于检测控制的双工位静压传动压力机。

本发明的技术方案是：一种双工位静压传动压力机，包括驱动装置、输入装置和输出装置，其特征在于：

所述驱动装置包括一伺服电机，所述伺服电机的输出轴两端分别通过二联轴器与二丝杠副连接；

所述输入装置包括二输入缸体，所述每个输入缸体内均设有一柱塞，所述柱塞一端与对应的丝杠副连接，另一端则与输入缸体之间构成输入液压腔，输入液压腔内设有液压介质；

所述输出装置包括二输出缸体，所述每个输出缸体内均设有输出活塞，所述输出活塞的一端与所述输出缸体之间构成输出液压腔，该输出液压腔与前述输入液压腔通过管路相连，所述输出活塞的另一端与输出缸体之间装有复位弹簧。

进一步的，本发明中所述二丝杠副内的丝杠轴的螺旋方向相同。

更进一步的，本发明中所述丝杠副优选滚珠丝杠副。

进一步的，本发明还包括上位控制器，所述伺服电机的信号输入端与上位控制器连接。所述上位控制器的具体形式可以选择常规的PLC控制器，或者PC机。

进一步的，所述输出缸体上固定有与输出液压腔相连的压力继电器，所述压力继电器的信号输出端与上位控制器连接。所述压力继电器与输出缸体内的输出液压腔连接，可实时监测液压介质的压强值，并将检测到的信号传递回上位控制器，确保上位控制器能够更精确的驱动和控制伺服电机动作，输出动力。

本发明中涉及的伺服电机为目前市场上普遍使用的在伺服系统中控制机械元件运转的电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电机轴上的角位移或者角速度输出，并可实现正反转。使用时，当伺服电机接收到上位控制器发出的脉冲信号时，伺服电机的输出轴按设定的方向转动一定的角度，通过联轴器和丝杠副使得柱塞做直线位移，首先推动右侧输入液压腔内的液压介质（液压油）经管道进入输出液压腔内，使得右侧输出活塞得到一定的输出力，进而对右侧工件进行加工。同时因为左右两侧的丝杠副内的丝杠轴螺旋方向相同，故左侧丝杠副做同方向直线运动，左侧输出液压腔恢复常压，复位弹簧推动右侧输出活塞复位，可以取出右侧工件，并再次投料。当此操作结束后，伺服电机反转，左侧的输出液压腔获得液压介质，进行工进，右侧输出活塞复位，取出工件，并再次投料。

对于采用伺服电机和丝杠副为驱动装置的本发明压力机，其输出力的计算公式如下。

F = \frac{2 πM}{P} \frac{D_{1}^{2}}{D_{2}^{2}} - - - (1)

式中：M—伺服电机的输出扭矩；

P—丝杠副内丝杠轴的螺距；

D₁—柱塞直径；

D₂—输出活塞的直径；

从公式（1），我们可以看到输出力F取决于伺服电机输出转矩M，丝杠副内丝杠轴螺距，及柱塞和输出活塞的直径D₁和D₂。

本发明的实质是丝杠副--面积效应增压二级增力压力机，由回转伺服电机驱动通过丝杠副将伺服电机的回转运动转化为直线运动，并且进行了一次力放大，再利用面积效应增压进行二次力放大的二级增力压力机。

本发明的优点是：

1.本发明是首次利用伺服驱动和液体增压静压传递复合传动技术而设计的节能环保压力机，实现了低噪音拉伸和冲裁，且避免了常规技术中油箱中液压油的挥发泄露问题。

2.本发明利用二旋向相同的丝杠副，使二工位分别进行工进和松开工件的操作，使得加工效率得以提高。

3.本发明中的静压传动系统极为简单，整机体积显著小于同规格的伺服驱动机械传动压力机。

4.本发明中的伺服驱动与液体增压装置，放置在机器底座部位，设备重心较低，稳定性好。

5．本发明通过压力继电器对输出液压腔内的压强值进行检测，并将信息回馈至上位控制器，易于输出力的检测控制。

6．本发明结构简单，操控方便，且成本低廉，适合在生产中推广使用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明一种具体实施例的结构示意图。

其中：1、伺服电机；2、联轴器；3、丝杠副；4、输入缸体；5、柱塞；6、输入液压腔；7、输出缸体；8、输出活塞；9、输出液压腔；10、复位弹簧；11、压力继电器。

具体实施方式

实施例1：结合图1所示，本发明提供的这种双工位静压传动压力机，其由伺服电机1、联轴器2、丝杠副3、输入缸体4、柱塞5、输入液压腔6、输出缸体7、输出活塞8、输出液压腔9、复位弹簧10、压力继电器11和上位控制器共同组成。

本实施例中所述伺服电机1的输出轴左右两端分别通过二联轴器2与二丝杠副3连接；所述二输入缸体4对称布置于伺服电机1两侧，所述每个输入缸体4内均设有一柱塞5，所述柱塞5一端与对应的丝杠副3连接，另一端则与输入缸体5之间构成输入液压腔6，输入液压腔6内设有液压介质。

本实施例中所述丝杠副3采用的是滚珠丝杠副，且两套滚珠丝杠副内的丝杠轴的螺旋方向相同，柱塞5与滚珠丝杠副内的丝杠螺母相固定，从而能被伺服电机驱动作直线往复运动。

本实施例中所述二输出缸体7也对称布置于伺服电机1两侧，所述每个输出缸体7内均设有输出活塞8，所述输出活塞8的一端与所述输出缸体7之间构成输出液压腔9，该输出液压腔9与前述输入液压腔6通过管路相连，所述输出活塞8的另一端与输出缸体7之间装有复位弹簧10，输出活塞8上一体成型有顶杆（图中未标出），所述顶杆伸出输出缸体7用于加工工件。

本实施例中所述伺服电机1的信号输入端与上位控制器（图中未画出）连接。所述二输出缸体7上均固定有与输出液压腔9相连的压力继电器11，所述压力继电器11的信号输出端与上位控制器连接。本实施例中的上位控制器选择PLC控制器。

本实施例工作原理如下：当伺服电机1接收到上位控制器发出的脉冲信号时，驱动伺服电机1的输出轴按设定的方向转动一定的角度，通过联轴器2和丝杠副3使得柱塞5做直线位移，首先推动右侧输入液压腔6内的液压介质（液压油）经管道进入输出液压腔9内，使得右侧输出活塞8得到一定的输出力，进而对右侧工件进行加工。同时因为左右两侧的丝杠副3内的丝杠轴螺旋方向相同，故左侧丝杠副3做同方向直线运动，左侧输出液压腔9恢复常压，复位弹簧10推动左侧输出活塞8复位，可以取出左侧工件，并再次投料。当此操作结束后，伺服电机1反转，左侧的输出液压腔9获得液压介质，进行工进，右侧输出活塞8复位，取出工件，并再次投料。

当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种双工位静压传动压力机，包括驱动装置、输入装置和输出装置，其特征在于：

所述驱动装置包括一伺服电机（1），所述伺服电机（1）的输出轴两端分别通过二联轴器（2）与二丝杠副（3）连接；

所述输入装置包括二输入缸体（4），所述每个输入缸体（4）内均设有一柱塞（5），所述柱塞（5）一端与对应的丝杠副（3）连接，另一端则与输入缸体（5）之间构成输入液压腔（6），输入液压腔（6）内设有液压介质；

所述输出装置包括二输出缸体（7），所述每个输出缸体（7）内均设有输出活塞（8），所述输出活塞（8）的一端与所述输出缸体（7）之间构成输出液压腔（9），该输出液压腔（9）与前述输入液压腔（6）通过管路相连，所述输出活塞（8）的另一端与输出缸体（7）之间装有复位弹簧（10）。

2.根据权利要求1所述的双工位静压传动压力机，其特征在于：所述二丝杠副（3）内的丝杠轴的螺旋方向相同。

3.根据权利要求1或2所述的双工位静压传动压力机，其特征在于：所述丝杠副（3）为滚珠丝杠副。

4.根据权利要求1所述的双工位静压传动压力机，其特征在于：还包括上位控制器，所述伺服电机（1）的信号输入端与上位控制器连接。

5.根据权利要求4所述的双工位静压传动压力机，其特征在于：所述输出缸体（7）上固定有与输出液压腔（9）相连的压力继电器（11），所述压力继电器（11）的信号输出端与上位控制器连接。