CN103894467A - 一种伺服拉伸成形机 - Google Patents

Abstract

一种伺服拉伸成形机，机身框架上方两侧水平方向固定有两条导轨，机身框架中部设置一个上顶平台，两侧导轨上对称安装有可弯曲夹钳和拉伸旋转机构，可弯曲夹钳固定在拉伸旋转机构的前端；拉伸旋转机构的后端与导轨间安装有拉伸旋转机构驱动装置；可弯曲夹钳通过拉力杆与拉伸旋转机构上的拉伸伺服驱动机构铰接；拉伸旋转机构左右两侧铰接在滑动机构上，拉伸旋转机构下方铰接有上下摆动支撑杆，上下摆动支撑杆的另一端连接框架摆动减速伺服电机的输出端；上顶伺服电机通过上顶丝杠与上顶平台连接。本发明提高了曲面零件的加工质量和效率，降低了拉伸机的制造成本，促进其在航空航天、汽车、轨道客车、现代建筑等领域的应用。

Description

一种伺服拉伸成形机

技术领域

本发明涉及拉伸成形设备，属于机械成形领域。

背景技术

铝合金、钛合金三维曲面零件被广泛用于飞机蒙皮、动车组外板、汽车覆盖件以及现代建筑幕墙等各个生产生活领域，其主要成形方式之一是拉伸成形。拉伸成形机一般采用液压驱动，系统结构复杂、操作困难、难以实现高精度控制，而且液压系统制造成本高、调试周期长，在整个寿命周期中维护成本高，影响设备生产效率。随着伺服电机及其控制技术的快速发展和器件制造水平的提高，使得伺服电机应用于压力机、拉伸机成为可能。

发明内容

本发明旨在解决传统液压蒙拉机系统复杂、操作困难以及维护不便等缺点，提供一种数字化水平高、使用范围广的伺服拉伸成形机，本发明的目的由以下技术方案实现：一种伺服拉伸成形机,包括一个机身框架，机身框架底部有底座，机身框架上方两侧水平方向固定有两条导轨，其特征在于机身框架中部设置一个上顶平台，以上顶平台为中心两侧导轨上对称安装有左侧可弯曲夹钳、左侧拉伸旋转机构、右侧可弯曲夹钳和右侧拉伸旋转机构，左侧可弯曲夹钳和左侧拉伸旋转机构的连接关系如下：左侧拉伸旋转机构上固定有左一夹钳拉伸伺服驱动机构和左二夹钳拉伸伺服驱动机构，左侧可弯曲夹钳的一端通过左二夹钳拉伸伺服驱动机构上的一号拉力杆与左二夹钳拉伸伺服驱动机构铰接，左侧可弯曲夹钳的另一端通过左一夹钳拉伸伺服驱动机构上的二号拉力杆与左一夹钳拉伸伺服驱动机构铰接，右侧可弯曲夹钳和右侧拉伸旋转机构的连接关系与左侧相同；每个拉伸旋转机构左右两端通过拉伸旋转机构框架支承座铰接在滑动机构上，固定在左侧两条导轨上的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机通过拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠与左侧拉伸旋转机构连接，构成左侧拉伸旋转机构驱动装置，从而调整钳口间距离，右侧拉伸旋转机构驱动装置的结构与左侧相同；两侧拉伸旋转机构框架的下方左、右两侧铰接有上下摆动支撑杆，上下摆动支撑杆与固定在滑块上的拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构连接，前述结构使拉伸旋转机构可绕铰接点上下摆动，上顶伺服电机通过上顶丝杠与上顶平台连接，使其可上下移动。板料拉伸动作由夹钳拉伸伺服驱动机构分别带动拉力杆实现。

本发明的进一步技术方案如下：

可弯曲夹钳由一个中间夹钳块和数对对称连接在中间夹钳块两边的邻接夹钳块组成，夹钳块个数可根据被拉伸板料最大宽度而选择，中间夹钳块固定在中间夹钳块承力横梁上，邻接夹钳块与中间夹钳块及相邻的邻接夹钳块之间相互铰接连接，邻接夹钳块通过邻接夹钳块自身连接铰座与夹钳块摆动驱动丝杠和夹钳块摆动伺服电机连接，使邻接夹钳块围绕邻接夹钳块自身连接铰座相对于中间夹钳块向上或者向下摆动一定角度，多个夹钳块可沿钳口方向排列成加工所需要的弧线。

拉伸旋转机构与导轨间的拉伸旋转机构的驱动装置由固定在导轨内侧的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机和拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠组成，拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠连接在拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机和拉伸旋转机构之间，带动位于导轨上的拉伸旋转机构整体前后运动，调整两个钳口之间的距离，用于不同长度板料零件的拉伸成形。

为了使夹钳能够产生拉伸动作和板料拉伸力，本发明的左、右侧可弯曲夹钳各安装有两套夹钳拉伸伺服驱动机构，左二夹钳拉伸伺服驱动机构由拉伸伺服电机、拉伸减速机、重载拉伸丝杠、以及一号拉力杆螺纹连接，一号拉力杆前端与可弯曲夹钳的一端铰接；左一夹钳拉伸伺服驱动机构包括拉伸伺服电机、拉伸减速电机、重载拉伸丝杠及二号拉力杆，其结构与左一夹钳拉伸伺服驱动机构的结构相同，二号拉力杆前端与左侧可弯曲夹钳的另一端铰接。在两套重载拉伸丝杠的带动下实现拉力杆的伸缩，两拉力杆位移量相等时产生等量拉伸，共同驱动可弯曲夹钳整体向后运动；两拉力杆位移量不等时，产生摆动拉伸动作。

拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构由上下摆动减速机、上下摆动伺服电机和上下摆动丝杠组成，拉伸旋转机构左右两端铰接在滑动机构上，拉伸旋转机构下方左、右两侧通过拉伸旋转机构框架上下摆动铰座铰接上下摆动支撑杆，上下摆动丝杠与带有内螺纹的上下摆动支撑杆螺纹连接，在上下摆动伺服电机和上下摆动丝杠的驱动下，拉伸旋转机构及可弯曲夹钳可绕铰接点上下摆动。

可弯曲夹钳的每个夹钳块上，布置有两个夹紧垫，每个夹紧垫通过丝杠与一个夹紧伺服减速电机连接。

本发明通过伺服电机提供拉伸动作和拉伸力、上顶动作和上顶力，钳口间距离调整，改变夹钳的摆动角度和钳口弧线，易于实现力、位移和速度的数字化控制，有效克服了液压拉伸机的诸多缺点。本发明控制精度高，操作方便，维护方便，提高曲面零件的加工质量和加工效率，能够降低拉伸机的制造成本，促进其在航空航天、汽车、轨道客车、现代建筑等领域的应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

图1是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的结构图。

图2是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的仰视图。

图3是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的可弯曲夹钳结构图。

图4是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的呈弯曲拉伸状态的夹钳结构图。

图5是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的拉伸旋转机构图。

图6是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的拉伸旋转机构主视图。

图7是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的拉伸旋转机构截面右视图。

图8是本发明所述的一种伺服拉伸成形机的上顶平台结构图。

图中：1、左侧可弯曲夹钳，2、右侧可弯曲夹钳，3、左侧拉伸旋转机构，4、右侧拉伸旋转机构，5、上顶平台，6、导轨，7、机身框架，8、二号夹钳块摆动伺服电机，9、二号夹钳块摆动驱动丝杠，10、一号夹钳块摆动伺服电机，11、一号夹钳块摆动驱动丝杠，12、一号夹紧伺服减速电机，13、夹紧垫，14、中间夹钳块，15、二号邻接夹钳块，16、一号邻接夹钳块，17、一号拉力杆，18、二号拉力杆，19、中间夹钳块承力横梁，20、拉伸旋转机构框架，21、拉伸旋转机构框架支承座，22、滑动机构，23、拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构，24、上下摆动支撑杆，25、左一夹钳拉伸伺服驱动机构，26、左二夹钳拉伸伺服驱动机构，27、拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机，28、拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠，29、上顶伺服电机，30、上顶丝杠，31、上下可移动平台，32、拉伸模具，33、邻接夹钳块自身连接铰座，34、拉伸旋转机构框架上下摆动铰座，35、上下摆动丝杠，36、摆动机构支撑铰座，37、上下摆动减速机，38、上下摆动伺服电机，39、拉伸伺服电机，40、拉伸减速机，41、重载拉伸丝杠，42、拉伸连接铰座。

具体实施方式

机身框架7为框架结构，机架底部有底座，机身框架7上方两侧水平方向固定有两条导轨6，其特征在于机身框架7中部设置一个上顶平台5，以上顶平台5为中心两侧的导轨6上对称安装有左侧可弯曲夹钳1、左侧拉伸旋转机构3、右侧可弯曲夹钳2和右侧拉伸旋转机构4，左侧可弯曲夹钳1和左侧拉伸旋转机构3的连接关系如下：左侧拉伸旋转机构3上固定有左一夹钳拉伸伺服驱动机构25和左二夹钳拉伸伺服驱动机构26，左侧可弯曲夹钳1的一端通过左二夹钳拉伸伺服驱动机构26上的一号拉力杆17与左二夹钳拉伸伺服驱动机构26铰接，左侧可弯曲夹钳1的另一端通过左一夹钳拉伸伺服驱动机构25上的二号拉力杆18与左一夹钳拉伸伺服驱动机构25铰接，右侧可弯曲夹钳2和右侧拉伸旋转机构4的连接关系与左侧相同；每个拉伸旋转机构左右两端通过拉伸旋转机构框架支承座21铰接在滑动机构22上，固定在左侧两条导轨6上的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机27通过拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠28与左侧拉伸旋转机构3连接，构成左侧拉伸旋转机构驱动装置，从而调整夹钳口间距离，右侧拉伸旋转机构驱动装置的结构与左侧相同；两侧的拉伸旋转机构框架20下方左、右两侧铰接有上下摆动支撑杆24，上下摆动支撑杆24与固定在滑块上的拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构23连接；上顶伺服电机29通过上顶丝杠30与上顶平台5连接，使其可上下移动。

如图3所示，可弯曲夹钳由一个中间夹钳块14和数对对称连接在中间夹钳块14两边的邻接夹钳块组成，本实施例可弯曲夹钳由五个夹钳块组成，中间夹钳块14固定在中间承力横梁19上，邻接夹钳块与中间夹钳块14及相邻的邻接夹钳块之间水平方向相互铰接连接，以左侧可弯曲夹钳1为例，一号邻接夹钳块16通过邻接夹钳块自身连接铰座33与一号夹钳块摆动驱动丝杠11和一号邻接夹钳块摆动伺服电机10连接，二号邻接夹钳块15通过自身连接铰座与二号夹钳块摆动驱动丝杠9和二号邻接夹钳块摆动伺服电机8连接。需要改变钳口弧线时，二号邻接夹钳块15通过二号夹钳块摆动伺服电机8来驱动二号夹钳块摆动驱动丝杠9，使其相对于中间夹钳块14向上或者向下摆动一定角度，二者在钳口方向形成一定角度；一号邻接夹钳块16通过一号邻接夹钳块摆动伺服电机10来驱动一号夹钳块摆动驱动丝杠11，使其相对于二号邻接夹钳块15向上或者向下摆动一定角度，三者沿钳口方向排列成所需要的弧线。夹钳块的控制以及夹紧力的施加也可以通过安装传统液压缸而实现。

拉伸旋转机构与导轨6之间的拉伸旋转机构的驱动装置由固定在导轨6内侧的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机27和拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠28组成，如图2所示，拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠28连接在拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机27和拉伸旋转机构之间，带动位于导轨6上的拉伸旋转机构整体前后运动，调整两个钳口之间的距离，用于不同长度板料零件的拉伸成形。

为了使夹钳能够产生拉伸动作和板料拉伸力，如图5和图7所示，本发明的左侧可弯曲夹钳1和右侧可弯曲夹钳2各安装有两套夹钳拉伸伺服驱动机构，左二夹钳拉伸伺服驱动机构26由拉伸伺服电机39、拉伸减速机40、重载拉伸丝杠41、以及一号拉力杆17组成，重载拉伸丝杠41螺纹与带有内螺纹的一号拉力杆17螺纹连接，一号拉力杆17前端与左侧可弯曲夹钳1的一端铰接，左一夹钳拉伸伺服驱动机构25包括拉伸伺服电机39、拉伸减速电机40、重载拉伸丝杠41及二号拉力杆18，其结构与左一夹钳拉伸伺服驱动机构26的结构相同，二号拉力杆18前端与左侧可弯曲夹钳1的另一端铰接。在两套重载拉伸丝杠的带动下实现拉力杆的伸缩，两个拉力杆位移量相等时产生等量拉伸，共同驱动可弯曲夹钳整体向后运动；两拉力杆位移量不等时，产生摆动拉伸动作。右侧可弯曲夹钳2的结构与左侧可弯曲夹钳1的结构相同。

拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构23由上下摆动减速机37、上下摆动伺服电机38和上下摆动丝杠35组成，拉伸旋转机构左、右两端铰接在滑动机构22上，拉伸旋转机构下方左、右两侧通过拉伸旋转机构框架上下摆动铰座34铰接上下摆动支撑杆24，上下摆动丝杠35与带有内螺纹的上下摆动支撑杆24螺纹连接，在上下摆动伺服电机38和上下摆动丝杠35的驱动下，拉伸旋转机构及可弯曲夹钳可绕铰接点上下摆动。

可弯曲夹钳的每个夹钳块上，布置有两个夹紧垫13，每个夹紧垫13通过丝杠与一个夹紧伺服减速电机连接，如一号邻接夹钳块16上，夹紧垫13通过丝杠和一号夹紧伺服减速电机12连接。通过夹紧伺服减速电机和丝杠实现夹紧垫13的张开和锁紧，完成板料的松开和夹紧。每个夹紧垫13上施加的夹紧力可以相同，也可以不同，从而满足板料不同部位需要不同夹紧力的需要。

上顶平台由上顶伺服电机29、上顶丝杠30、上下可移动平台31和拉伸模具32组成。上顶伺服电机29均布在上下可移动平台31下，通过上顶丝杠30同步驱动上下可移动平台31运动。

位于上下可移动平台31上的拉伸模具32可以是普通模具，也可以是可重构多点模具。上顶伺服电机29的力矩、位移、速度控制模式可以实现上顶平台的上顶力、上顶距离以及上顶速度可控，从而实现不同的拉伸工艺过程，同时方便调整拉伸模具高度。

上述所有伺服机构均由伺服电机驱动机械运动机构实现，并安装有直线或者旋转传感器，通过计算机实现闭环控制，保证运动控制精度。

Claims (6)

1.一种伺服拉伸成形机，包括一个机身框架(7)，机架底部有底座，机身框架（7）上方两侧水平方向固定有两条导轨(6)，其特征在于机身框架（7）中部设置一个上顶平台(5)，以上顶平台（5）为中心两侧的导轨（6）上对称安装有左侧可弯曲夹钳(1)、左侧拉伸旋转机构(3)、右侧可弯曲夹钳(2)和右侧拉伸旋转机构(4)，左侧可弯曲夹钳(1)和左侧拉伸旋转机构(3)的连接关系如下：左侧拉伸旋转机构（3）上固定有左一夹钳拉伸伺服驱动机构（25）和左二夹钳拉伸伺服驱动机构(26)，左侧可弯曲夹钳（1）的一端通过左二夹钳拉伸伺服驱动机构(26)上的一号拉力杆(17)与左二夹钳拉伸伺服驱动机构（26）铰接，左侧可弯曲夹钳（1）的另一端通过左一夹钳拉伸伺服驱动机构(25)上的二号拉力杆(18)与左一夹钳拉伸伺服驱动机构（25）铰接，右侧可弯曲夹钳(2)和右侧拉伸旋转机构(4)的连接关系与左侧相同；每个拉伸旋转机构左右两端通过拉伸旋转机构框架支承座(21)铰接在滑动机构(22)上，固定在左侧两条导轨（6）上的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机(27)通过拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠(28)与左侧拉伸旋转机构（3）连接，构成左侧拉伸旋转机构驱动装置，从而调整夹钳口间距离，右侧拉伸旋转机构驱动装置的结构与左侧相同；两侧的拉伸旋转机构框架（20）下方左、右两侧铰接有上下摆动支撑杆(24)，上下摆动支撑杆（24）与固定在滑块上的拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构(23)连接；上顶伺服电机(29)通过上顶丝杠（30）与上顶平台(5)连接，使其可上下移动。

2.根据权利要求1所说的一种伺服拉伸成形机，其特征在于可弯曲夹钳由一个中间夹钳块（14）和数对对称连接在中间夹钳块（14）两边的邻接夹钳块组成，中间夹钳块（14）固定在中间夹钳块承力横梁（19）上，邻接夹钳块与中间夹钳块(14)及相邻的邻接夹钳块之间相互铰接连接，邻接夹钳块通过邻接夹钳块自身连接铰座（33）与夹钳块摆动驱动丝杠和夹钳块摆动伺服电机连接，使相邻夹钳块围绕邻接夹钳块自身连接铰座（33）相对于中间夹钳块（14）向上或者向下摆动一定角度。

3.根据权利要求1所说的一种伺服拉伸成形机，其特征在于拉伸旋转机构与导轨（6）间的拉伸旋转机构的驱动装置由固定在导轨内侧的拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机（27）和拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠（28）组成，拉伸旋转机构框架前后移动驱动丝杠（28）连接在拉伸旋转机构框架前后移动减速伺服电机（27）和拉伸旋转机构之间，带动位于导轨（6）上的拉伸旋转机构整体前后运动，调整两个钳口之间的距离。

4.根据权利要求1或2所说的一种伺服拉伸成形机，其特征在于左二夹钳拉伸伺服驱动机构（26）由拉伸伺服电机（39）、拉伸减速机（40）、重载拉伸丝杠（41）、以及一号拉力杆（17）组成，重载拉伸丝杠（41）与带有内螺纹的一号拉力杆（17）螺纹连接，一号拉力杆（17）前端与左侧可弯曲夹钳（1）的一端铰接；左一夹钳拉伸伺服驱动机构（25）包括拉伸伺服电机（39）、拉伸减速机（40）、重载拉伸丝杠（41）及二号拉力杆（18），其结构与左一夹钳拉伸伺服驱动机构（26）的结构相同，二号拉力杆（18）前端与左侧可弯曲夹钳（1）的另一端铰接。

5.根据权利要求1所说的一种伺服拉伸成形机，其特征在于拉伸旋转机构框架上下摆动伺服机构（23）由上下摆动减速机（37）、上下摆动伺服电机（38）和上下摆动丝杠（35）组成，拉伸旋转机构下方左、右两侧通过拉伸旋转机构框架上下摆动铰座（34）铰接上下摆动支撑杆（24），上下摆动丝杠（35）与带有内螺纹的上下摆动支撑杆（24）螺纹连接，在上下摆动伺服电机（38）和上下摆动丝杠（35）的驱动下，拉伸旋转机构及可弯曲夹钳可绕铰接点上下摆动。

6.根据权利要求2所说的一种伺服拉伸成形机，其特征在于可弯曲夹钳的每个夹钳块上，布置有两个夹紧垫（13），每个夹紧垫（13）通过丝杠与一个夹紧伺服减速电机连接。

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