CN103909668A - 一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机 - Google Patents

Abstract

一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，机身机构为三梁四柱式，机身机构包括立柱，拉杆贯穿立柱，滑块在立柱上上下滑动，拉杆两端的锁紧螺母将4根立柱固定在横梁和底座之间，双动液压缸固定在横梁上，双动液压缸活塞杆与滑块连接，氮气缸固定在横梁上，氮气缸气压回路与双动液压缸空腔连通，空行程为大行程，采用机械方式驱动，工作行程为小行程，采用无油泵电动增压方式，动力源均为伺服电机，本发明能提高液压机响应速度和控制精度，降低能耗。

Description

一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机

技术领域

本发明涉及一种伺服液压机，尤其涉及一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机。

背景技术

液压机是目前压力加工行业中应用最多的压力加工设备，可实现锻压、冲压、冷挤、拉深等多种成形工艺，其通用性强，广泛应用在各行各业。普通液压机由油泵供油，工作阶段液压油一直处于高压状态，由于空行程阶段无负载，高压油液通过液压阀和液压油路卸荷，压力损耗基本上全部转化为热量，致使液压油温度升高，导致油液泄漏和大量能量损耗。此外普通液压机还需要配备油箱、泵站、液压阀，布置液压回路，整套液压系统安装、调试、维护费用较高。并且随着现代制造技术的不断发展，要求压力机具有高的控制精度和响应速度，同时保留大负载特性，传统的液压机存在的上述问题使其应用受到一定限制。

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机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，空行程为大行程，采用机械方式驱动，工作行程为小行程，采用无油泵电动增压方式，动力源均为伺服电机，提高了液压机响应速度和控制精度，降低了能耗。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，机身机构为三梁四柱式，机身机构包括立柱2，立柱2中空，拉杆7贯穿立柱2，立柱2外表面光滑，滑块3在立柱2上上下滑动，拉杆7两端的锁紧螺母8将4根立柱2固定在横梁4和底座1之间，双动液压缸6固定在横梁4上，双动液压缸6活塞杆与滑块3连接，氮气缸5固定在横梁4上，氮气缸5气压回路与双动液压缸6空腔连通。

所述的双动液压缸6，为非标准液压缸，根据实际公称压力控制安装数量，每个双动液压缸6包括外缸体603和内缸体612，外缸体603中空，内缸体612嵌入外缸体603内部，内缸体612外壁加工有多头螺纹与外滚柱605通过螺纹配合，外滚柱605同时与外螺母604通过螺纹配合，外螺母604两端嵌入轴承606内圈中，轴承606外圈固定在外缸体603内壁上，下法兰盘601中空，固定在外缸体603上，“L”形齿圈607固定在外螺母604上端面，小齿轮轴609齿轮与“L”行齿圈607啮合，轴伸入到空行程伺服电机610内部，空行程伺服电机610固定在电机支架608上，电机支架608固定在外缸体603上，空行程伺服电机610数量根据空行程功率确定，内缸体612提供工作行程压力机，工作行程伺服电机614固定在上法兰盘613上，上法兰盘613与内缸体612上端面连接，工作行程伺服电机614电机轴与行星减速器太阳轮615连接，太阳轮615与3个行星轮611啮合，行星轮611通过滑动轴承617和销轴616与行星保持架618连接，行星保持架618为圆柱型，上下端加工有轴肩，行星保持架618上下端嵌入圆锥滚子轴承619内圈中，圆锥滚子轴承619外圈固定在内缸体612内壁上，轴向自由度通过轴肩和上法兰盘613限制，丝杠623上端与行星保持架611下端面连接，丝杠623为多头螺纹，内滚柱622外表面有单头螺纹，内螺母621内壁有多头螺纹，丝杠623、内滚柱622、内螺母621三者通过螺纹连接，组成行星滚柱丝杠装置，内螺母621为长筒形，内螺母端盖624通过螺纹将内螺母621下端封死，导向平键620嵌入内螺母621外壁的上端，与之对应的内缸体612内壁在该位置加工有导向槽，导向平键620在两条导向槽内滑动，内螺母621外壁光滑，下端与内缸体612内壁接触，内螺母621外壁、内缸体612内壁、活塞626上端面组成一封闭增压腔A，增压腔A内部充满液压油625，活塞626外壁加工有键槽，与防转平键602配合，活塞626下端面、内缸体612内壁、内缸体下端盖627组成另一封闭气压腔B，气压腔B与高压氮气缸5相通。

所述的内缸体612外螺纹和外螺母604均为多头螺纹且螺纹头数相等，丝杠623和内螺母621均为多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为90°三角型螺牙，外滚柱605和内滚柱622为单头螺纹，螺纹牙型为圆弧形螺牙，所有螺纹螺旋方向相同，丝杠623公称直径为d_S、内滚柱622公称直径d_R、内螺母621公称直径d_N，内滚柱622螺牙圆弧半径为存在关系式 $\frac{d_N}{d_R}=\frac{d_S}{d_R}-2,$ 且比值必须为整数。

本发明的有效效果是：

1、空行程采用多个标准伺服电机同时驱动行星滚柱丝杠螺母，行星滚柱丝杠螺母通过滚柱带动主缸体进行往复机械式空行程运动。

2、冲压或锻造工件的工作行程采用大电机驱动加行星减速传动，并有液压增力机构，主缸是液压力驱动，行程很小，每次工作浪费的液压能较小。

3、将带独立动力的双动液压缸进行合理的组合，来满足不同规格液压机的要求。即实现了模块化压机的设计，可组成单缸、双缸、三缸、四缸、五缸、六缸等。通过对伺服电机的精确控制，采用市场上技术先进的数控系统，可方便的实现多缸的同步。

附图说明

图1为液压机前视图。

图2为液压机俯视图。

图3为双动液压缸前视剖面图。

图4为双动液压缸俯视剖面图。

图5为螺纹啮合细节图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

参照图1和图2，一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，机身机构为三梁四柱式，机身机构包括立柱2，立柱2中空，拉杆7贯穿立柱2，立柱2外表面光滑，滑块3在立柱2上上下滑动，拉杆7两端的锁紧螺母8将4根立柱2固定在横梁4和底座1之间，双动液压缸6通过螺栓固定在横梁4上，双动液压缸6活塞杆与滑块3连接，氮气缸5通过螺栓固定在横梁4上，氮气缸5气压回路与双动液压缸6空腔连通。

参照图3和图4，所述的的双动液压缸6，为非标准液压缸，根据实际公称压力控制安装数量，每个双动液压缸6包括外缸体603和内缸体612，外缸体603中空，内缸体612嵌入外缸体603内部，内缸体612外壁加工有多头螺纹与外滚柱605通过螺纹配合，外滚柱605同时与外螺母604通过螺纹配合，外螺母604两端嵌入轴承606内圈中，轴承606外圈固定在外缸体603内壁上，下法兰盘601中空，通过螺栓固定在外缸体603上，“L”形齿圈607通过销钉固定在外螺母604上端面，小齿轮轴609齿轮与“L”行齿圈607啮合，轴伸入到空行程伺服电机610内部，通过平键连接，空行程伺服电机610通过螺栓固定在电机支架608上，电机支架608通过螺钉固定在外缸体603上，空行程伺服电机610数量根据空行程功率确定，内缸体612提供公称压力，工作行程伺服电机614固定在上法兰盘613上，上法兰盘613通过螺钉与内缸体612上端面连接，工作行程伺服电机614电机轴与行星减速器太阳轮615通过平键连接，太阳轮615与3个行星轮611啮合，行星轮611通过滑动轴承617和销轴616与行星保持架618连接，行星保持架618为圆柱型，上下端加工有轴肩，行星保持架618上下端嵌入圆锥滚子轴承619内圈中，圆锥滚子轴承619外圈固定在内缸体612内壁上，轴向自由度通过轴肩和上法兰盘613限制，丝杠623上端通过螺钉与行星保持架611下端面连接，丝杠623为多头螺纹，内滚柱622外表面有单头螺纹，内螺母621内壁有多头螺纹，丝杠623、内滚柱622、内螺母621三者通过螺纹连接，组成行星滚柱丝杠装置，内螺母621为长筒形，内螺母端盖624通过螺纹将内螺母621下端封死，导向平键620嵌入内螺母621外壁的上端，与之对应的内缸体612内壁在该位置加工有导向槽，导向平键620在两条导向槽内滑动，内螺母621外壁光滑，下端与内缸体612内壁接触，内螺母621外壁、内缸体612内壁、活塞626上端面组成一封闭增压腔A，增压腔A内部充满液压油625，活塞626外壁加工有键槽，与防转平键602配合，活塞626下端面、内缸体612内壁、内缸体下端盖627组成另一封闭气压腔B，气压腔B与高压氮气缸5相通。

参照图5，所述的内缸体612外螺纹和外螺母604均为多头螺纹且螺纹头数相等，丝杠623和内螺母621均为多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为90°三角型螺牙，外滚柱605和内滚柱622为单头螺纹，螺纹牙型为圆弧形螺牙，所有螺纹螺旋方向相同，丝杠623公称直径为d_S、内滚柱622公称直径d_R、内螺母621公称直径d_N，内滚柱622螺牙圆弧半径为存在关系式 $\frac{d_N}{d_R}=\frac{d_S}{d_R}-2,$ 且比值必须为整数。

本发明的工作原理为：

空行程阶段，空行程伺服电机610转动，带动“L”形齿圈607转动，由于“L”形齿圈607通过销钉固定在外螺母604上端面，外螺母604跟随电机转动，由于外螺母604和外滚柱605轴向自由度被限制，活塞626与滑块3相连周向不能转动，又有防转平键602的存在，内缸体612周向自由度被固定，内缸体612只能上下运动，该运动阶段无负载，采用小功率电机驱动。

工作行程阶段，工作行程伺服电机614通过行星减速装置和行星滚柱丝杠装置，驱动内螺母621向下运动，由于有导向平键620，内螺母621只能上下运动而不能转动，内螺母621底面积要小于活塞626上表面积，内螺母621上的力经过油液625后传递到活塞626后得到了放大，放大倍数为活塞626上表面与内螺母621下表面面积之比，活塞626推动滑块3向下运动，完成相关工艺。

返程阶段，工作行程伺服电机614反转，带动内螺母621向上运动，增压腔A内油液压力降低，气压腔B内的高压气体推动活塞626向上运动，空行程电机610反转带动内缸体612向上运动，回到初始位置。

Claims (3)

1.一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，其特征在于：机身机构为三梁四柱式，机身机构包括立柱（2），立柱（2）中空，拉杆（7）贯穿立柱（2），立柱（2）外表面光滑，滑块（3）在立柱（2）上上下滑动，拉杆（7）两端的锁紧螺母（8）将4根立柱（2）固定在横梁（4）和底座（1）之间，双动液压缸（6）固定在横梁（4）上，双动液压缸（6）活塞杆与滑块（3）连接，氮气缸（5）固定在横梁（4）上，氮气缸（5）气压回路与双动液压缸（6）空腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，其特征在于：所述的双动液压缸（6），为非标准液压缸，根据实际公称压力控制安装数量，每个双动液压缸（6）包括外缸体（603）和内缸体（612），外缸体（603）中空，内缸体（612）嵌入外缸体（603）内部，内缸体（612）外壁加工有多头螺纹与外滚柱（605）通过螺纹配合，外滚柱（605）同时与外螺母（604）通过螺纹配合，外螺母（604）两端嵌入轴承（606）内圈中，轴承（606）外圈固定在外缸体（603）内壁上，下法兰盘（601）中空，固定在外缸体（603）上，“L”形齿圈（607）固定在外螺母（604）上端面，小齿轮轴（609）齿轮与“L”行齿圈（607）啮合，轴伸入到空行程伺服电机（610）内部，空行程伺服电机（610）固定在电机支架（608）上，电机支架（608）固定在外缸体（603）上，空行程伺服电机（610）数量根据空行程功率确定，内缸体（612）提供公称压力，工作行程伺服电机（614）固定在上法兰盘（613）上，上法兰盘（613）与内缸体（612）上端面连接，工作行程伺服电机（614）电机轴与行星减速器太阳轮（615）连接，太阳轮（615）与3个行星轮（611）啮合，行星轮（611）通过滑动轴承（617）和销轴（616）与行星保持架（618）连接，行星保持架（618）为圆柱型，上下端加工有轴肩，行星保持架（618）上下端嵌入圆锥滚子轴承（619）内圈中，圆锥滚子轴承（619）外圈固定在内缸体（612）内壁上，轴向自由度通过轴肩和上法兰盘（613）限制，丝杠（623）上端与行星保持架（611）下端面连接，丝杠（623）为多头螺纹，内滚柱（622）外表面有单头螺纹，内螺母（621）内壁有多头螺纹，丝杠（623）、内滚柱（622）、内螺母（621）三者通过螺纹连接，组成行星滚柱丝杠装置，内螺母（621）为长筒形，内螺母端盖（624）通过螺纹将内螺母（621）下端封死，导向平键（620）嵌入内螺母（621）外壁的上端，与之对应的内缸体（612）内壁在该位置加工有导向槽，导向平键（620）在两条导向槽内滑动，内螺母（621）外壁光滑，下端与内缸体（612）内壁接触，内螺母（621）外壁、内缸体（612）内壁、活塞（626）上端面组成一封闭增压腔A，增压腔A内部充满液压油（625），活塞（626）外壁加工有键槽，与防转平键（602）配合，活塞（626）下端面、内缸体（612）内壁、内缸体下端盖（627）组成另一封闭气压腔B，气压腔B与高压氮气缸（5）相通。

3.根据权利要求2所述的一种机械式空行程与无油泵电动增压的伺服节能液压机，其特征在于：所述的内缸体（612）外螺纹和外螺母（604）均为多头螺纹且螺纹头数相等，丝杠（623）和内螺母（621）均为多头螺纹且螺纹头数相等，螺纹牙型为90°三角型螺牙，外滚柱（605）和内滚柱（622）为单头螺纹，螺纹牙型为圆弧形螺牙，所有螺纹螺旋方向相同，丝杠（623）公称直径为d_S、内滚柱（622）公称直径d_R、内螺母（621）公称直径d_N，内滚柱（622）螺牙圆弧半径为存在关系式 $\frac{d_N}{d_R}=\frac{d_S}{d_R}-2,$ 且比值必须为整数。