CN103639514B - 一种数控直角剪板机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数控直角剪板机。包括机身（1）和上刀架（2），所述上刀架（2）上方至少设四个驱动上刀架(2)上下运动的驱动机构，各驱动机构对上刀架（2）施加的纵向分力的合力矩为零。本发明通过采用两个伺服电机控制着四个受力点精确的同步运行，剪切过程中产生的侧向力不再完全由上刀架侧面的滚珠直线导轨承受，同时还有三个驱动点处于剪切负载的正上方，可以承担大部分的剪切负载，基本抵消了剪切负载对于上刀架中心产生的倾斜力矩，上刀架的运行因工作负载导致滚珠直线导轨受力变形的影响极大的降低了，运行更平稳，剪切精度也会更高；同时所有传动结构均采用了滚动摩擦的形式，能量损耗更低。
Description
技术领域
本发明涉及一种剪板机，具体的说涉及一种数控直角剪板机的四点压力伺服主传动机构。
背景技术
直角剪板机是一种具有两个互成直角的刀刃，可对板料进行直角形剪切的机床。数控直角剪板机可与数控冲床组合成数控冲剪复合机，可将板材的冲孔和剪切工序一并完成，是一种高效率的柔性生产线。
数控直角剪板机的主传动结构主要有下面几种形式，一种为液压式，其主要包括有液压泵站，液压泵站通过阀组、油管与液压油缸相连，液压油缸的缸体固定在机身上，液压油缸的活塞杆与上刀架相连，安装上刀片的上刀架经直立设置的导轨滑块机构设置在机身上，可实现上下往复运动，在上刀架下方的机身上，设置有与上刀片相互匹配的下刀片，上刀片和下刀片均由两块相互垂直的刀片组成。液压油缸工作时，可驱动上刀架向下运动，上刀片和下刀片协同工作，将板料冲切成直角。其明显的不足之处在于：该装置需要设置液压油的冷却系统，液压油的泄漏及废油处理会造成一定的环境污染，另外工作时，液压泵站中的油泵是连续工作的，会产生大量的热能损耗，剪板机不剪切时也在耗电，也会产生大量能耗。
另一种为离合器式，其包括电机，电机的输出轴与离合器的一端相连，离合器另一端驱动摆式剪板机的摆臂运动，对板料进行剪切加工。其明显的不足之处在于：该装置中，电机也始终处于工作状态，能耗也较高。此外，现有的直角剪板机的剪切行程均需要现场调整，其调整方式为机械式调整，调整速度慢，且精度不易得到保证。
还有一种单点球头式的主传动结构，其主要结构包括有机身，通过直立的导轨滑块与机身相连的上刀架，机身上安装有伺服电机和轴承座，伺服电机的输出轴经同步带和同步带轮与中空的支撑轴上端相连，支撑轴经轴承安装在轴承座内，支撑轴与滚珠丝杆运动副相连，丝杆上端伸入中空的支撑轴内，下端与球头杆的轴端连接，球头杆的下端的球头部分配合设置在球头座内。机床工作时，控制系统给伺服电机发出指令，伺服电机驱动滚珠丝杆直接带动上刀架运动，实现板料的剪切。这种结构比较紧凑，省去了中间传递环节，可完成比较高效和节能的剪切工作。但是直角剪在进行直角剪切时，刀架会在两个方向产生比较大的侧向力，会导致刀架在在剪切过程中有两个方向的翻转趋势，而这种单点球头式的结构无法克服这种趋势，所有的侧向力均由刀架后面直立的导轨承受。刀架在剪切不同厚度或不同强度的板料时，会产生不同的侧向力，导轨也会产生不同程度的变形，进而影响到两个方向的剪切精度。为避免产生过大的侧向力，这种结构机床的最大剪切长度也会受到限制。同样道理，上述两种结构也存在类似问题，在剪切过程中，某一方向的侧向力会由导轨承受，最终剪切精度会受到导轨变形的影响。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种剪切质量好，运行平稳效率高，能量损耗低，上刀架运动速度快的一种数控直角剪板机。
为此本发明所采用的技术方案是：本发明包括机身（1）和上刀架（2），所述上刀架（2）上方至少设四个驱动上刀架(2)上下运动的驱动机构，各驱动机构对上刀架（2）施加的纵向分力的合力矩为零。
所述驱动机构为四个，设置在上刀架（2）四角处。
所述机身（1）上方左右对称设有横梁（3），每个横梁（3）下方设有一个伺服电机（4），每个伺服电机（4）的输出轴连接有传动锲块，每个传动锲块均与安装在横梁（3）下方的滚珠直线导轨I（9）连接，传动锲块带动驱动机构驱动上刀架(2)上下运动。
所述驱动机构：包括安装在上刀架（2）侧壁上的承压滚轮(10)，所述承压滚轮(10)上方设有滚轮(11)并通过支撑板(12)与承压滚轮(10)连接，
所述传动锲块包括主传动锲块(6)和从传动锲块（8），两者通过连杆（7）连接，主传动锲块（6）和从传动锲块（8）下端均设有位于承压滚轮（10）和滚轮（11）之间传动板（16），传动板（16）下端为斜面，斜面前端高于后端。
伺服电机（4）的输出轴通过联轴器连接滚珠丝杆（5），主传动锲块（6）套接在滚珠丝杆（5）后端上，滚珠丝杆（5）前端通过轴承安装在机身上。
上刀架（2）侧部设有滚珠直线导轨II（13）、前后部设有滚珠直线导轨III（14）。
本发明的优点是：1）本发明采用四点驱动方式，为了使上刀架在上下运动过程中不发生翻转；为了使上刀架在上下运动过程中更为平稳，各驱动机构对上刀架施加的力均等、方向一致，所形成的合力方向使上刀架产生竖直向上或向下的主传动；同时四点对称设置更易使纵向分力的合力矩达到零的效果，从而使上刀架上下运动更为顺畅，减小上刀架和两侧滚珠直线导轨之间的摩擦力，从而延长其使用寿命；2）本发明采用四点驱动方式，且优先设置在上刀架上方四角处，其基于以下考虑，四点驱动方式能使上刀架各部受力更为均匀，同时四点的方式较传统一点、两点方式，降低了对各点提供驱动力大小的要求，避免驱动力过大而造成各驱动点负担过重的缺陷，从而达到降低各驱动点损耗速率的目的，使本发明运行稳定性进一步提高，使用寿命得到大幅度提高；同时避免六点、八点布置方式，结构过于复杂、不利于各部件布置的缺陷；3）通过伺服电机控制着四个受力点精确的同步运行，由于四个驱动点的约束，剪切过程中产生的侧向力不再完全由上刀架侧面的滚珠直线导轨承受，同时还有三个驱动点处于剪切负载的正上方，可以承担大部分的剪切负载，基本抵消了剪切负载对于上刀架中心产生的倾斜力矩，上刀架的运行因工作负载导致滚珠直线导轨受力变形的影响极大的降低了，因此运行更平稳，剪切精度也会更高；5）本发明进一步利用锲块进行动力传动，只需要较小的水平推力既可以产生较大的向下的剪切分力，效率极高，也更加的节能环保；伺服电机带动滚珠丝杆，滚珠丝杆推动锲块在滚珠直线导轨上运行，锲块与上刀架通过两种滚轮连接，因此整个结构均采用了滚动摩擦的形式，能量损耗更低，运行效率更高，在配上高加速度的伺服电机，刀架运动速度更快，剪切质量更好。
综上所述，本发明通过采用两个伺服电机控制着四个受力点精确的同步运行，剪切过程中运行更平稳，剪切精度也会更高；同时所有传动结构均采用了滚动摩擦的形式，能量损耗更低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A的剖视图。
图3是图1中B的局部放大图。
图4是图2中C的局部放大图。
图5是图1中上刀架的结构示意图。
图6是图1的俯视图。
图中1是机身、2是上刀架、3是横梁、4是伺服电机、5是滚珠丝杆、6是主传动锲块、7是连杆、8是从传动锲块、9是滚珠直线导轨I、10是承压滚轮、11是滚轮、12是支撑板、13是滚珠直线导轨II、14是滚珠直线导轨III、15是连接板、16是传动板。
具体实施方式
一种数控直角剪板机的四点压力伺服主传动机构，包括机身1和上刀架2，所述机身1上方左右对称设有横梁3，横梁3下方设有伺服电机4，伺服电机4的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆5相连，滚珠丝杆5后端套接有主传动锲块6，主传动锲块6前端通过连杆7与从传动锲块8相连，所述主传动锲块6和从传动锲块8上端均与安装在横梁3下方的滚珠直线导轨I9相连，主传动锲块6和从传动锲块8下端设有传动板16，传动板16下端面为斜面，斜面前端高于后端，上刀架2左右两侧前后端设有承压滚轮10分别位于主传动锲块6和从主动锲块8的传动板16的下端面，传动板16的上端面设有滚轮11并通过支撑板12与承压滚轮10连接，上刀架2右侧和前端分别设有若干滚珠直线导轨II13和滚珠直线导轨III14与机身1连接。
本发明所述的左右横梁3之间设有连接板15。
本发明所述的滚珠直线导轨II13的数量为三个，所述滚珠直线导轨III14 的数量为两个。
本发明剪板机在工作时，伺服电机4通过联轴器带动滚珠丝杆5同步转动，滚珠丝杆5将旋转运动通过丝杆螺母转换成主传动锲块6和从传动锲块8的前后直线运动。当主传动锲块6和从传动锲块8向前运动时，就会推动承压滚轮10向下运动，进而推动上刀架2向下运动，实现剪切过程；当主传动锲块6和从传动锲块8向后运动时，就会拉着滚轮11向上运动，进而拉着上刀架2向上运动，实现上刀架2回程过程。
上刀架2右侧和前端设有滚珠直线导轨II13和滚珠直线导轨III14与机身1连接，使得上刀架2只能够上、下运动。
Claims (4)
1.一种数控直角剪板机，包括机身（1）和上刀架（2），其特征在于，所述上刀架（2）上方至少设四个驱动上刀架(2)上下运动的驱动机构，各驱动机构对上刀架（2）施加的纵向分力的合力矩为零；
所述驱动机构为四个，设置在上刀架（2）四角处；
所述机身（1）上方左右对称设有横梁（3），每个横梁（3）下方设有一个伺服电机（4），每个伺服电机（4）的输出轴连接有传动锲块，每个传动锲块均与安装在横梁（3）下方的滚珠直线导轨I（9）连接，传动锲块带动驱动机构驱动上刀架(2)上下运动。
2.根据权利要求1所述的一种数控直角剪板机，其特征在于，所述驱动机构包括安装在上刀架（2）侧壁上的承压滚轮(10)，所述承压滚轮(10)上方设有滚轮(11)并通过支撑板(12)与承压滚轮(10)连接；
所述传动锲块包括主传动锲块(6)和从传动锲块（8），主传动锲块(6)和从传动锲块（8）通过连杆（7）连接，主传动锲块（6）和从传动锲块（8）下端均设有位于承压滚轮（10）和滚轮（11）之间传动板（16），传动板（16）下端为斜面，斜面前端高于后端。
3.根据权利要求2所述的一种数控直角剪板机，其特征在于，伺服电机（4）的输出轴通过联轴器连接滚珠丝杆（5），主传动锲块（6）套接在滚珠丝杆（5）后端上，滚珠丝杆（5）前端通过轴承安装在机身上。
4.根据权利要求1所述的一种数控直角剪板机，其特征在于，上刀架（2）侧部设有滚珠直线导轨II（13）、前后部设有滚珠直线导轨III（14）。
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