CN103991231A

CN103991231A - 一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机

Info

Publication number: CN103991231A
Application number: CN201410201592.3A
Authority: CN
Inventors: 秦培亮; 王洋
Original assignee: Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture
Current assignee: Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-08-20

Abstract

本发明公开了一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，包括伺服直线电机、铰杆机构、杠杆机构和压头，伺服直线电机包括直线电机初级绕组和直线电机次级绕组，铰杆机构包括第一铰杆机构和第二铰杆机构，且第一铰杆机构、杠杆机构、第二铰杆机构顺序连通形成一体传动机构，而一体传动机构形成有两组，对称设置于伺服直线电机的左右两侧，同时，直线电机次级绕组与第一铰杆机构的尾端连通，而第二铰杆机构则与位于伺服直线电机下部的压头尾部的连接板连接。本发明的结构简单、定位精度高，自动化与智能化程度高、生产效率高、大大降低噪声，有效提高工作环境的舒适度。

Description

一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机

技术领域

本发明涉及一种冲压机内部结构，及冲压力的产生过程，尤其是涉及一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，属于机械制造领域。

背景技术

当前在机械制造业中，液压传动冲压机和气压传动冲压机应用非常广泛。液压传动的优点是输出力很大，缺点是传动效率较低，而且液压传动以液压油为工作介质，会出现油液挥发和泄露的现象，会对环境及产品造成较大污染，同时液压泵始终处于运转状态中，由此造成较大的噪声和无谓的能量消耗。气压传动动作平稳、成本较低，且采用无污染的空气作为工作介质，所以不会对环境造成污染，但是气压传动的缺点是噪声大，工作压力比较低，一般为0.5Mpa左右，在一些要求输出力较大的场合，会造成装置的体积和成本的增大。随着制造业的迅速发展，人们对冲压机的技术提出了更高的要求，目前工业领域中使用的冲压机驱动装置一般都采用不可调速的交流异步电动机，具有结构平衡性差、体积笨重、变速难度大、震动噪声大、加工精度低等突出缺点。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、定位精度高、噪声低的直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，其特征在于：包括伺服直线电机、铰杆机构、杠杆机构和压头，所述的伺服直线电机包括直线电机初级绕组和直线电机次级绕组，所述的铰杆机构包括第一铰杆机构和第二铰杆机构，且第一铰杆机构、杠杆机构、第二铰杆机构顺序连通形成一体传动机构，而所述的一体传动机构形成有两组，对称设置于伺服直线电机的左右两侧，同时，直线电机次级绕组与第一铰杆机构的尾端连通，而第二铰杆机构则与位于伺服直线电机下部的压头尾部的连接板连接。

进一步，杠杆机构的支点位于近第二铰杆机构端。

且所述的铰杆机构为可重构toggle增力机构。

而所述的压头可以设置为多个，均布在连接板的下部。具体压头的数量可以根据实际生产的要求来进行设定，其中，单工位的冲压机可以冲压受力较大的工件，而多工位的冲压机则可以显著提高生产效率。

本发明的有益效果在于：本发明利用杆件可重构的理念，以及利用伺服直线电机与可重构toggle增力机构及杠杆机构进行简单的组合即可构成满足不同要求的冲压机，且本发明中采用伺服直线电机驱动，而伺服直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置，具有反复过载的功能，可以形成“电子飞轮”效应，因而相对于传统的机械冲压机，省去了结构复杂而笨重的机械飞轮，因此具有结构简单、定位精度高、噪声低等优点，伺服直线电机尤其适合应用于需要频繁往复运动、具有适当推力、合适的运动速度以及适当的定位精度的场合。此外，本发明还具有传统机械冲压机中的肘杆机构，能够在冲压工作过程中，实现力放大；也能够在压头返回时，实现行程放大。另外，还可以根据生产实际情况，方便的更改压头的数量，满足生产效率与冲压力不同的需求，且更具有结构简单、自动化与智能化程度高、生产效率高的特点，可广泛应用于电子、电器、通信器材等产品的制造设备中。

附图说明：

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的结构示意图。

图中主要附图标记含义如下：

1、直线电机初级绕组 2、直线电机次级绕组 3、第一铰杆机构

4、杠杆机构 5、第二铰杆机构 6、压头 7、连接板。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做具体的介绍。

图1为本发明一实施例的结构示意图；

如图1所示：直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，包括伺服直线电机、铰杆机构、杠杆机构4和压头6，所述的伺服直线电机包括直线电机初级绕组1和直线电机次级绕组2，所述的铰杆机构包括第一铰杆机构3和第二铰杆机构5，且第一铰杆机构3、杠杆机构4、第二铰杆机构5顺序连通形成一体传动机构，而所述的一体传动机构形成有两组，对称设置于伺服直线电机的左右两侧，同时，直线电机次级绕组2与第一铰杆机构3的尾端连通，而第二铰杆机构5则与位于伺服直线电机下部的压头6尾部的连接板7连接。

此外，所述的铰杆机构为可重构toggle增力机构，所述的杠杆机构4的支点位于近第二铰杆机构5端，即杠杆机构4的主动臂的长度L₁长于杠杆机构4的被动臂的长度l₁，而所述的压头6则可以设置为多个，均布在连接板的下部。具体压头的数量可以根据实际生产的要求来进行设定。

图2为本发明另一实施例的结构示意图。

如图2所示：所述的压头6的数量为两个，即形成了一种双工位输出的冲压机。图1和图2所示的两个实施例的冲压机的工作原理相同，仅仅在输出形式上有所不同。

本发明的具体传动过程为：

当数控系统控制伺服直线电机的直线电机次级绕组2向下运动时产生第一输出力，第一输出力通过第一铰杆机构3的角度效应带动杠杆机构4、杠杆机构4运动将第一输出力放大，被放大的第一输出力通过第二铰杆机构5传递到压头6上，然后由压头6将放大的第一输出力施加到工件上。待冲压结束后在数控系统的控制下，直线电机次级绕组2向上运动，产生第二输出力，第二输出力用于将压头8从工件上拉回到原来位置，更换工件，进行下一个冲压过程。

本发明在传动过程中的力学计算步骤为：

图1中所示本发明所述的压头6的输出力的计算公式为:

式中 —直线电机次级绕组产生的第一输出力；

—第一铰杆机构的理论压力角；

—第二铰杆机构的理论压力角；

_M —机构的机械效率；

—杠杆机构主动臂的长度;

—杠杆机构被动臂的长度。

本发明还可根据杆件可重构的原理，仅仅改变增力机构的连接方式，就可重构出不同结构与尺寸的冲压机，满足生产过程中冲压工位的要求。

本发明由于采用了完全对称的结构来驱动压头6，因此，压头6所受到的横向力理论上为零，相对于传统的基于非对称机构的冲压机，压头6使用寿命大大增加，且由于机床采用对称布局，压头6的数量可以根据实际生产的要求来进行设，单工位的冲压机可以冲压受力较大的工件，而多工位的冲压机则可以显著提高生产效率。此外，还可在机床两侧设置自动送料的步进装置，能够形成高效率、自动化的冲压机床。

本发明按照上述实施例进行了说明应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，，其特征在于：包括伺服直线电机、铰杆机构、杠杆机构和压头，所述的伺服直线电机包括直线电机初级绕组和直线电机次级绕组，所述的铰杆机构包括第一铰杆机构和第二铰杆机构，且第一铰杆机构、杠杆机构、第二铰杆机构顺序连通形成一体传动机构，而所述的一体传动机构形成有两组，对称设置于伺服直线电机的左右两侧，同时，直线电机次级绕组与第一铰杆机构的尾端连通，而第二铰杆机构则与位于伺服直线电机下部的压头尾部的连接板连接。

2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，其特征在于，杠杆机构的支点位于近第二铰杆机构端。

3.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，其特征在于，所述的铰杆机构为可重构toggle增力机构。

4.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的基于三级增力机构的数控冲压机，其特征在于，所述的压头设置为多个，均布在连接板的下部。