CN103894533B - 一种完全解耦式锻造操作机提升机构 - Google Patents
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Abstract
一种完全解耦式锻造操作机提升机构，其主要包括升降装置、摆移装置、前后缓冲装置、钳杆和机架，所述的提升装置包括钳杆、前滑杆、一对前悬挂杆、前提升臂、一对同步杆、后提升臂、后滑杆、俯仰直线驱动器和一对升降直线驱动器；所述摆移装置包括一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器，所述的前后缓冲装置是由一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构构成。本发明直接将近直线输出四杆机构作为操作机的前后缓冲装置，实现了升降运动与水平方向运动的完全解耦。
Description
技术领域
本发明涉及一种锻造操作机的提升机构。
背景技术
锻造操作机是自由锻造液压机组的重要辅助设备，也是国家重工业、核电、航空航天以及风能等事业发展急需的重大机械装备之一。若完成一整套的锻造工序，锻造操作机需要实现包括钳口夹紧、钳杆旋转、钳杆升降、钳杆俯仰、钳杆横移、钳杆摆动、大车行走等七个锻造操作功能。其中，钳口夹紧、钳杆旋转、大车行走三个动作从结构上相互独立，分别由电机或液压缸独立驱动，夹钳实现工件的夹紧和旋转功能，大车承担行走功能，其余的动作由提升机构实现。目前使用比较广泛的大吨位锻造操作机形式有平行连杆式机构和摆动杠杆式机构两种。其中平行连杆式锻造操作机的运动解耦性较高，易于控制，但是大部分平行连杆式锻造操作机在升降缸驱动下实现升降的同时，钳杆在水平方向上也有一定的位移。而在锻造加工过程中，这是不允许的。尽管可以通过优尺寸化达到小范围内的运动解耦，如中国专利201210517083.2、201010193620.3、201210182110.5等，但是并不能在大范围内实现升降运动与水平方向移动的解耦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不需要通过尺寸优化即可实现在大范围内实现升降运动与水平方向移动解耦的完全解耦式锻造操作机提升机构，。
本发明主要包括提升装置、摆移装置、前后缓冲装置、钳杆和机架。所述的提升装置包括钳杆、前滑杆、一对前悬挂杆、前提升臂、一对同步杆、后提升臂、后滑杆、俯仰直线驱动器和一对升降直线驱动器；所述摆移装置包括一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器；所述的前后缓冲装置是由一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构构成。
其中，钳杆前端通过移动副与前滑杆连接，该前滑杆两端分别通过球铰与一对前悬挂杆下端连接，该前悬挂杆上端通过球铰与一对前提升臂的横梁连接，该前提升臂上部通过球铰与同步杆前端连接，该同步杆后端通过球铰与后提升臂上部连接，上述前、后提升臂分别用轴线左右水平方向布置的转动铰链与机架连接；俯仰直线驱动器的下端通过球铰与钳杆后端连接，该俯仰直线驱动器的上端用轴线左右水平方向布置的转动铰链连接在后滑杆上；一对后左右直线驱动器的运动端分别顶在上述后滑杆的两端，该一对后左右直线驱动器的固定端分别固连在上述后提升臂两侧；升降直线驱动器的上端通过球铰与上述前提升臂下部连接，该升降直线驱动器的下端通过球铰与机架连接。一对连杆二的一端分别通过球铰与机架相连，该连杆二的另一端分别通过轴线左右水平方向布置的转动铰链与一对连杆一的一端连接，该连杆一的另一端分别通过球铰与固定在钳杆中部的横杆的两端固连，在前后缓冲直线驱动器处于初始状态时，连杆一与机架连接的点和连杆二与机架连接的点之间的距离、连杆一、连杆二及前后缓冲直线驱动器的杆长之间的长度比为2:5:1:2.5；上述连杆一中间位置分别通过球铰与一对前后缓冲直线驱动器的一端连接，该一对前后缓冲直线驱动器的另一端分别通过球铰与协调杆的两端连接，该协调杆通过轴线垂直方向布置的转动球铰连接在机架上；一对前左右直线驱动器的固定端与钳杆前部固连，该一对前左右直线驱动器的运动端分别顶在机架两侧的内壁上。
所述的一对前悬挂杆、一对同步杆、一对升降直线驱动器、一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器以及一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构均左右对称布置。
锻造操作机的各个动作分别由该锻造操作机提升机构的各个装置独立完成。升降运动时，一对升降直线驱动器推动前提升臂，带动一对前悬挂杆作上下同步运动；同时通过一对同步杆推动后提升臂，后提升臂带动后滑杆，从而带动俯仰直线驱动器作上下同步运动，进而带动钳杆作同步升降运动。此时前后缓冲直线驱动器处于锁死状态，连杆一的输出端与钳杆固连，这样在升降直线驱动器和近直线四杆机构的共同作用下使钳杆做直线运动，实现了升降运动与水平方向运动的解耦。俯仰运动时，俯仰直线驱动器直接推动钳杆后部使其作俯仰运动。横移和摆动运动是由摆移装置完成，一对前左右直线驱动器推动钳杆前部带动钳杆实现横向运动，一对后左右直线驱动器推动后滑杆，后滑杆带动俯仰直线驱动器，从钳杆后部带动钳杆实现横向运动。当前、后左右直线驱动器驱动方向一致且大小相同时，钳杆实现横移运动；当前、后左右直线驱动器驱动方向相反或者驱动量不同时，钳杆实现摆动运动。在大车启动加速、停车减速阶段以及锻件锻造加工过程中，通过一对前后缓冲直线驱动器的被动伸缩运动，实现钳杆对前后突变外力进行适应的缓冲运动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：直接将近直线输出四杆机构作为操作机的前后缓冲装置，在钳杆垂升降运动过程中可无水平方向的耦合运动，实现了升降运动与水平方向运动的完全解耦。
附图说明
图1为本发明立体示意简图。
图中：1、后提升臂2、后滑杆3、后左右直线驱动器4、同步杆5、机架6、前提升臂7、前悬挂杆8、前滑杆9、前左右直线驱动器10、钳杆11、升降直线驱动器12、连杆一13、俯仰直线驱动器14、前后缓冲直线驱动器15、协调杆16、连杆二
具体实施方式
在图1所示的一种完全解耦式锻造操作机提升机构示意图中，钳杆10前端通过移动副与前滑杆8连接，该前滑杆两端分别通过球铰与一对前悬挂杆7下端连接，该前悬挂杆上端通过球铰与一对前提升臂6的横梁连接，该前提升臂上部通过球铰与同步杆4前端连接，该同步杆后端通过球铰与后提升臂1上部连接，上述前、后提升臂分别用轴线左右水平方向布置的转动铰链与机架5连接；俯仰直线驱动器13的下端通过球铰与钳杆后端连接，该俯仰直线驱动器的上端用轴线左右水平方向布置的转动铰链连接在后滑杆2上；一对后左右直线驱动器3的运动端分别顶在上述后滑杆的两端，该一对后左右直线驱动器的固定端分别固连在上述后提升臂两侧；升降直线驱动器11的上端通过球铰与上述前提升臂下部连接，该升降直线驱动器的下端通过球铰与机架连接。一对连杆二16的一端分别通过球铰与机架相连，该连杆二的另一端分别通过轴线左右水平方向布置的转动铰链与一对连杆一12的一端连接，该连杆一的另一端分别通过球铰与固定在钳杆中部的横杆的两端固连，在前后缓冲直线驱动器处于初始状态时，连杆一与机架连接的点和连杆二与机架连接的点之间的距离、连杆一、连杆二及前后缓冲直线驱动器的杆长之间的长度比为2:5:1:2.5；上述连杆一中间位置分别通过球铰与一对前后缓冲直线驱动器14的一端连接，该一对前后缓冲直线驱动器的另一端分别通过球铰与协调杆15的两端连接，该协调杆通过轴线垂直方向布置的转动球铰连接在机架上；一对前左右直线驱动器9的固定端与钳杆前部固连，该一对前左右直线驱动器的运动端分别顶在机架两侧的内壁上。
所述的一对前悬挂杆、一对同步杆、一对升降直线驱动器、一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器以及由一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构均左右对称布置。
Claims (3)
1.一种完全解耦式锻造操作机提升机构，其主要包括升降装置、摆移装置和前后缓冲装置、钳杆和机架，所述的提升装置包括钳杆、前滑杆、一对前悬挂杆、前提升臂、一对同步杆、后提升臂、后滑杆、俯仰直线驱动器和一对升降直线驱动器；所述摆移装置包括一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器，其特征在于：前后缓冲装置是由一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构构成，其中，钳杆前端通过移动副与前滑杆连接，该前滑杆两端分别通过球铰与一对前悬挂杆下端连接，该前悬挂杆上端通过球铰与一对前提升臂的横梁连接，该前提升臂上部通过球铰与同步杆前端连接，该同步杆后端通过球铰与后提升臂上部连接，上述前、后提升臂分别用轴线呈水平方向的转动铰链与机架连接；俯仰直线驱动器的下端通过球铰与钳杆后端连接，该俯仰直线驱动器的上端用轴线呈水平方向的转动铰链连接在后滑杆上；一对后左右直线驱动器的运动端分别顶在上述后滑杆的两端，该一对后左右直线驱动器的固定端分别固连在上述后提升臂两侧；升降直线驱动器的上端通过球铰与上述前提升臂下部连接，该升降直线驱动器的下端通过球铰与机架连接；一对连杆二的一端分别通过球铰与机架相连，该连杆二的另一端分别通过轴线呈水平方向的转动铰链与一对连杆一的一端连接，该连杆一的另一端分别通过球铰与固定在钳杆中部的横杆的两端固连，上述连杆一中间位置分别通过球铰与一对前后缓冲直线驱动器的一端连接，该一对前后缓冲直线驱动器的另一端分别通过球铰与协调杆的两端连接，该协调杆通过轴线垂直的转动球铰连接在机架上；一对前左右直线驱动器的固定端与钳杆前部固连，该一对前左右直线驱动器的运动端分别顶在机架两侧的内壁上。
2.根据权利要求1所述的一种完全解耦式锻造操作机提升机构，其特征在于：在前后缓冲直线驱动器处于初始状态时，所述的连杆一与机架连接的点和连杆二与机架连接的点之间的距离、连杆一、连杆二及前后缓冲直线驱动器的杆长之间的长度比为2:5:1:2.5。
3.根据权利要求1或2所述的一种完全解耦式锻造操作机提升机构，其特征在于：所述的一对前悬挂杆、一对同步杆、一对升降直线驱动器、一对前左右直线驱动器和一对后左右直线驱动器以及一对前后缓冲直线驱动器和两个连杆组成的近直线输出四杆机构均左右对称布置。
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