CN103586321A - 一种增压式电动伺服拉深垫 - Google Patents

Abstract

一种增压式电动伺服拉深垫，至少一个增压电动缸固定压力机机身底部，增压电动缸的活塞杆与顶冠底部相连，顶料杆一端与顶冠连接，另一端与压边圈相连接，增压电动缸是集合电动缸和增压缸功能的交流伺服电动缸，本发明具有拉深和顶料两个动作，与压力机上模或下模相结合可以实现工件拉伸变形所需要的任意压边力，并可在拉深过程将机械能转化为电能，结构简单，故障率低，增压电动缸将电动缸和增压缸集合在一起，大大降低电动缸工作负载，采用一体化设计使结构紧凑。

Description

一种增压式电动伺服拉深垫

技术领域

本发明涉及一种拉深垫装置，具体涉及一种增压式电动伺服拉深垫。

背景技术

拉深垫是板料塑性加工过程中重要的辅助装置，其功能是在拉深之前压住板料，并在成形过程中进行压边，它可伴随上模或下模进行拉深运动，以防止板料成形时材料流动过快造成起皱或拉裂，提高工件的拉深质量。

目前市场上常见的拉深垫有纯气拉深垫和数控液压拉深垫两种，纯气拉深垫工作介质为气体，由于气体的可压缩特性，在板料拉伸过程压边力大小随着拉伸行程的增大，压边力波动较大，从而使工件的压边力不稳定，由于气缸的存在，需要占用较大的空间。数控液压拉深垫压边力大小在板料拉深过程可以根据材料拉深曲线任意调节，但数控液压拉深垫需要带有液压泵站、多种液压阀、液压管路以及电控系统，结构复杂，占地面积大，并且故障率高。

专利201210104673.2公开了一种电动伺服拉伸垫，它与压力机滑块相结合可以实现工件拉深变形所需的任意压边力，而且在拉伸过程中将机械能转换为电能，节约大量的电能，主要传动部件为滚珠丝杠，并通过伺服电机为丝杠提供动力。该种电动伺服拉伸垫没有增力装置，拉深力需要由丝杠直接提供，伺服电机需要单独安置，占用空间较大。

因此，发明一种结构简单、紧凑，并可以任意调节压边力的拉深垫是十分有必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种增压式电动伺服拉深垫，与压力机上模或下模相结合可以实现工件拉伸变形所需要的任意压边力，并可在拉深过程将机械能转化为电能，结构简单，故障率低，增压电动缸将电动缸和增压缸集合在一起，大大降低电动缸工作负载，采用一体化设计使结构紧凑。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种增压式电动伺服拉深垫60，包括增压电动缸6、顶冠7、顶料杆8和压边圈9，至少一个增压电动缸6通过螺栓固定压力机机身1底部，增压电动缸6的活塞杆601与顶冠7底部相连，顶料杆8一端与顶冠7连接，另一端与压边圈9相连接。

所述的增压电动缸6是集合电动缸和增压缸功能的交流伺服电动缸，增压电动缸6自上而下有A、B、C、D共四个腔，上缸体602内部有上下两个腔室并通过小活塞腔625贯通，第一活塞601套在上缸体602上部，构成A腔，第二活塞605通过第一螺栓606联接固定在丝杠604轴上，第二活塞605与丝杠604和上缸体602构成B腔，B腔上壁粘贴橡胶缓冲圈603，第二活塞605与丝杠604以及上缸体602、下缸体609构成C腔，上缸体602与下缸体609通过第三螺栓621连接，B腔、C腔通过油路624相通，油路624上并联单向阀623和比例溢流阀622，单向阀623通路方向为由B腔到C腔，比例溢流阀622通路方向为由C腔到B腔，下缸体609与端盖614构成D腔，D腔为伺服驱动腔，丝杠604、滚柱617、螺母618组成一种行星滚柱丝杠装置，丝杠604穿过下缸体609上端圆孔进入B腔、C腔，丝杠604与下缸体609上端圆孔之间有密封圈607，丝杠604外壁和螺母618内壁均加工有多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为标准三角型螺牙，滚柱617外壁加工有单头螺纹，螺纹牙型为圆弧型，滚柱617与丝杠604和螺母618通过螺纹连接，接触类型为点接触，滚柱617数量在相邻滚柱不干涉的情况下尽可能的多，滚柱617两端插入保持架619内部，使滚柱617沿丝杠604圆周均匀分布，丝杠604和螺母618公称直径与滚柱617公称直径比值均为整数，螺母618外壁粘贴圆筒状永磁体611，螺母618作为伺服电机的转子，定子绕组610固定在下缸体609上，D腔内壁上部和下部分别有第一环形轴承固定座620和第二环形轴承固定座616，它们将角接触轴承608和深沟球轴承612分别固定，螺母618嵌入角接触轴承608和深沟球轴承612内孔中，并绕D腔轴线自由转动，D腔内壁底部安装有编码盘613，端盖614通过第二螺栓615和下缸体609连接将D腔封闭，A、B、C腔充满油液，D腔与大气相通。

所述D腔里面的伺服电机装置安装冷却系统。

所述的第一活塞601的活塞杆的输出端安装位移传感器，所述的比例溢流阀622内部安装压力传感器，即通过对D腔内伺服电机驱动装置的控制来实现位移、输出力的闭环控制。

本发明与现有技术相比有以下技术优势：

1.与纯气拉深垫相比可以实现拉深过程的多点调压，并可任意调节压边力大小。

2.与数控液压拉伸垫相比省去泵站、复杂的液压管路和液压阀，结构简单紧凑。

3.采用两层活塞获得增压效果，大大降低伺服驱动装置轴向载荷，提高整体承载力。

4.增压缸与电动缸一体化设计，使结构更加紧凑。

5.拉伸过程可以将部分机械能转化为电能，节约能源。

附图说明

图1为具有拉深垫装置的压力机。

图2为拉深垫模块的内部结构（顶料过程）。

图3为拉深垫模块的内部结构（拉伸过程）。

图4为拉深垫模块伺服驱动装置剖视图。

图5为滚柱、螺母和丝杠牙型示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

参照图1，一种增压式电动伺服拉深垫60，包括增压电动缸6、顶冠7、顶料杆8和压边圈9，至少一个的增压电动缸6通过螺栓固定压力机机身1底部，增压电动缸6的活塞杆601与顶冠7底部相连，增压电动缸6的数量和分布位置可根据拉深工艺的不同进行调整，顶料杆8一端与顶冠7连接，另一端与压边圈9相连接，连接方式是螺栓联接或焊接。

参照图2和图3，所述的增压电动缸6是集合电动缸和增压缸功能的交流伺服电动缸，增压电动缸6自上而下有A、B、C、D共四个腔，上缸体602内部有上下两个腔室并通过小活塞腔625贯通，第一活塞601套在上缸体602上部，构成A腔，第二活塞605通过第一螺栓606联接固定在丝杠604轴上，第二活塞605与丝杠604和上缸体602构成B腔，B腔上壁粘贴橡胶缓冲圈603，第二活塞605与丝杠604以及上缸体602、下缸体609构成C腔，上缸体602与下缸体609通过第三螺栓621连接，B腔、C腔通过油路624相通，油路624上并联单向阀623和比例溢流阀622，单向阀623通路方向为由B腔到C腔，比例溢流阀622通路方向为由C腔到B腔，下缸体609与端盖614构成D腔，D腔为伺服驱动腔，丝杠604、滚柱617、螺母618组成一种行星滚柱丝杠装置，丝杠604穿过下缸体609上端圆孔进入B腔、C腔，丝杠604与下缸体609上端圆孔之间有密封圈607，丝杠604外壁和螺母618内壁均加工有多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为标准三角型螺牙，滚柱617外壁加工有单头螺纹，螺纹牙型为圆弧型，滚柱617与丝杠604和螺母618通过螺纹连接，接触类型为点接触，滚柱617数量在相邻滚柱不干涉的情况下尽可能的多，滚柱617两端插入保持架619内部，使滚柱617沿丝杠604圆周均匀分布，丝杠604和螺母618公称直径与滚柱617公称直径比值均为整数，螺母618外壁粘贴圆筒状永磁体611，螺母618作为伺服电机的转子，定子绕组610固定在下缸体609上，D腔内壁上部和下部分别有第一环形轴承固定座620和第二环形轴承固定座616，它们将角接触轴承608和深沟球轴承612分别固定，螺母618嵌入角接触轴承608和深沟球轴承612内孔中，并绕D腔轴线自由转动，D腔内壁底部安装有编码盘613，端盖614通过第二螺栓615和下缸体609连接将D腔封闭，A、B、C腔充满油液，D腔与大气相通。

所述D腔里面的伺服电机装置安装冷却系统。

所述的第一活塞601的活塞杆的输出端安装位移传感器，所述的比例溢流阀622内部安装压力传感器，即通过对D腔内伺服电机驱动装置的控制来实现位移、输出力的闭环控制。

本发明的工作原理为：

增压式电动伺服拉深垫具有拉深和顶料两个动作，

拉深过程：如图3所示，板料4放置在压边圈9上，在压力机驱动机构1的作用下滑块2沿着导柱10推动上模3向下运动，将板料4压住并向下运动，顶料杆8推动顶冠7向下运动，顶冠7向下运动推动增压电动缸6的第一活塞601向下运动，第一活塞601将压力通过A腔油液传递给丝杠604，由于第一活塞601比丝杠604截面积大，根据帕斯卡原理，丝杠604上承载力减小倍数为第一活塞601与丝杠604截面积之比。丝杠604带动第二活塞605向下运动，C腔油液通过油路624和比例溢流阀622流向B腔，根据拉深工艺要求调节比例溢流阀622溢流压力P，可以控制拉深行程压边力大小。丝杠604与滚柱617为螺旋啮合，能够双向传动，在拉深过程丝杠604直线运动转换为滚柱617和螺母618的旋转运动，螺母618外壁粘有永磁体611，永磁体611在定子绕组610所产生的磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，将机械能转化能电能，并回馈到电网中，节约一部分电能。D腔底部的编码盘613精确记录电机旋转位置，实现电机闭环控制。

顶料过程：如图2所示，拉深行程结束后，板料4与下模5贴合在一起，为了将板料4与下模5分开，需要将板料4顶出，增压电动缸6的伺服驱动装置得电，定子绕组610产生交变磁场，永磁体611与螺母618粘和在一起，并在磁场力作用下绕轴线旋转，螺母618通过滚柱617将旋转运动变为丝杠604的直线运动，丝杠604带动第二活塞605向上运动，B腔油液通过油路624和单向阀623流入C腔，丝杠604将小空腔625逐渐充满，小空腔625内油液逐渐进入A腔，A腔油液推动第一活塞601向上运动，顶冠7在第一活塞601推力作用下推动顶杆8向上运动，将压边圈9和板料4顶出。

如图4所示，增压电动缸6内部的伺服电机驱动装置转子部分由行星滚柱丝杠装置组成，特别的滚柱617均匀排布，在保证相邻滚柱617不干涉的前提下，滚柱617数量尽可能的达到上限。

如图5所示为增压电动缸6内的伺服驱动装置转子部分滚柱617与丝杠604和螺母618螺旋啮合处接触牙型，其中丝杠604和螺母618为标准三角形螺牙，牙型角为90°，滚柱617为圆弧状螺牙，圆弧半径

接触类型为点接触，丝杠604公称直径d_S、滚柱617公称直径d_R、螺母618公称直径d_N，存在关系式

且比值

必须为整数。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种增压式电动伺服拉深垫（60），包括增压电动缸（6）、顶冠（7）、顶料杆（8）和压边圈（9），其特征在于：至少一个增压电动缸（6）通过螺栓固定压力机机身（1）底部，增压电动缸（6）的活塞杆（601）与顶冠（7）底部相连，顶料杆（8）一端与顶冠（7）连接，另一端与压边圈（9）相连接；

所述的增压电动缸（6）是集合电动缸和增压缸功能的交流伺服电动缸，增压电动缸（6）自上而下有A、B、C、D共四个腔，上缸体（602）内部有上下两个腔室并通过小活塞腔（625）贯通，第一活塞（601）套在上缸体（602）上部，构成A腔，第二活塞（605）通过第一螺栓（606）联接固定在丝杠（604）轴上，第二活塞（605）与丝杠（604）和上缸体（602）构成B腔，B腔上壁粘贴橡胶缓冲圈（603），第二活塞（605）与丝杠（604）以及上缸体（602）、下缸体（609）构成C腔，上缸体（602）与下缸体（609）通过第三螺栓（621）连接，B腔、C腔通过油路（624）相通，油路（624）上并联单向阀（623）和比例溢流阀（622），单向阀（623）通路方向为由B腔到C腔，比例溢流阀（622）通路方向为由C腔到B腔，下缸体（609）与端盖（614）构成D腔，D腔为伺服驱动腔，丝杠（604）、滚柱（617）、螺母（618）组成一种行星滚柱丝杠装置，丝杠（604）穿过下缸体（609）上端圆孔进入B腔、C腔，丝杠（604）与下缸体（609）上端圆孔之间有密封圈（607），丝杠（604）外壁和螺母（618）内壁均加工有多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为标准三角型螺牙，滚柱（617）外壁加工有单头螺纹，螺纹牙型为圆弧型，滚柱（617）与丝杠（604）和螺母（618）通过螺纹连接，接触类型为点接触，滚柱（617）数量在相邻滚柱不干涉的情况下尽可能的多，滚柱（617）两端插入保持架（619）内部，使滚柱（617）沿丝杠（604）圆周均匀分布，丝杠（604）和螺母（618）公称直径与滚柱（617）公称直径比值均为整数，螺母（618）外壁粘贴圆筒状永磁体（611），螺母（618）作为伺服电机的转子，定子绕组（610）固定在下缸体（609）上，D腔内壁上部和下部分别有第一环形轴承固定座（620）和第二环形轴承固定座（616），它们将角接触轴承（608）和深沟球轴承（612）分别固定，螺母（618）嵌入角接触轴承（608）和深沟球轴承（612）内孔中，并绕D腔轴线自由转动，D腔内壁底部安装有编码盘（613），端盖（614）通过第二螺栓（615）和下缸体（609）连接将D腔封闭，A、B、C腔充满油液，D腔与大气相通。

2.根据权利要求1所述的一种增压式电动伺服拉深垫，其特征在于：所述D腔里面的伺服电机装置安装冷却系统。

3.根据权利要求1所述的一种增压式电动伺服拉深垫，其特征在于：所述的第一活塞（601）的活塞杆的输出端安装位移传感器，所述的比例溢流阀（622）内部安装压力传感器，即通过对D腔内伺服电机驱动装置的控制来实现位移、输出力的闭环控制。

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