CN105081044B - 双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫 - Google Patents

Abstract

双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，为左右完全对称的结构，工作台由立柱支撑在底座上，下模具周向布置的支撑架穿过工作台后固定在箱体上，箱体两侧通过滑块与导轨配合，箱体通过上肘杆铰接在主传动结构上，底座通过下肘杆铰接在主传动结构上，上肘杆和下肘杆构成了拉伸垫的对称肘杆机构，在底座上固定有两个对称布置的活塞缸，活塞上端与主传动结构连接，下端通孔有压缩空气压入，永磁同步伺服电机输出的动力经行星滚柱丝杠副将旋转运动转换为直线运动，再经双层活塞获得增力作用，通过对称肘杆结构完成二次增力和竖直方向运动的转换，以实现拉伸垫位移的精确移动以及压边力的定量控制，本发明结构简单，使用寿命长。

Description

双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫

技术领域

本发明属于压力机拉伸垫技术领域，具体涉及一种双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫。

背景技术

在板材的冲压以及拉深过程中，必须由压力机从始至终提供给板材合适的压边力，以保证板材在成形过程中不会产生破损以及起皱等缺陷，而压边力的调节往往由压力机上独立的拉伸垫系统所提供。传统液压式拉伸垫中由泵站、油箱、繁杂的液压管路、液压缸，液压控制阀等等构成。液压泵从油缸内抽油经液压控制阀调节输送到活塞缸内，从而调节活塞的位移来实现压边力的控制。这种采用纯液压的方式由于液压系统本身的不足，导致整个系统设计复杂，而且会有较高的故障率。此外，由于大量液压油流动导致的发热问题也难以避免，需要专门的冷却系统加以冷却，使得整个系统显得臃肿，也使得成本升高，维修困难。

发明内容

为了克服上述现有的技术缺点，本发明的目的在于提供了一种双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，压边力控制精准，位移量移动准确，结构简单，使用寿命长。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，为左右完全对称的结构，包括工作台3，下模具1安装在工作台3上，工作台3由立柱9支撑，立柱9固定在底座11上，下模具1周向布置有数个支撑架2，支撑架2穿过工作台3后固定在箱体5上，箱体5左右两侧分别与滑块6连接，滑块6与导轨4配合，导轨4固定在立柱9上，箱体5通过上肘杆8铰接在主传动结构10的第二支撑座10-22上，底座11通过下肘杆14铰接在主传动结构10的第三支撑座10-23上，上肘杆8和下肘杆14构成了拉伸垫的对称肘杆机构，在底座11上固定有两个对称布置的活塞缸15，活塞缸15内的活塞13上端经法兰盘12与主传动结构10的第二套筒10-14固定连接，活塞缸15下端通孔有压缩空气压入，将活塞13向上顶起以平衡主传动结构10的重力。

所述的主传动结构10包括永磁同步伺服电机的电机转子10-1，电机转子10-1外侧周向方向上固定有数个永磁体10-2，永磁体10-2与电机定子10-3间存在间隙，电机定子10-3安装在第一套筒10-4内，电机转子10-1内侧与主轴10-5连接，主轴10-5经两侧的滚子轴承10-6固定在第一端盖10-7的轴承座内，第一端盖10-7安装在第一套筒10-4两侧并与之连接，主轴10-5两端从第一端盖10-7中间伸出，主轴10-5两侧的螺纹经行星滚柱10-8与行星螺母10-9连接，主轴10-5两侧的螺纹旋向相反，数个行星滚柱10-8周向布置在主轴10-5外侧，行星滚柱10-8的两侧分别连接在第一行星滚柱架10-10和第二行星滚珠架10-11上，第一行星滚柱架10-10和第二行星滚珠架10-11分别连接在行星螺母10-9内部的两侧，行星螺母10-9的左端与活塞推杆10-12固定连接，活塞推杆10-12沿第二套筒10-14内部的左侧水平滑动，活塞推杆10-12右端安装有第二端盖10-15，第二套筒10-14内部的中间加工有小活塞腔10-17，活塞推杆10-12右侧与小活塞腔10-17内壁连接，第二套筒10-14内部的右侧安装有主活塞10-18，主活塞10-18右侧从第三端盖10-24的中间伸出，并与方向块10-21铰接，方向块10-21上下两端固定有第二支撑座10-22和第三支撑座10-23，第二套筒10-14左端与第一套筒10-4固定连接，第二套筒10-14右端设有第三端盖10-24，

活塞推杆10-12与第二套筒10-14之间构成A腔10-16，小活塞腔10-17所在的第二套筒10-14与主活塞10-18内部构成B腔10-19，主活塞10-18与第二套筒10-14之间构成C腔10-20，主活塞10-18左侧的有效面积大于在活塞推杆10-12右侧的面积，活塞推杆10-12工作时，小活塞腔10-17和B腔10-19内均充满了液压油，A腔10-16、C腔10-20连通大气。

本发明的有益效果为：

与现有技术相比，省去了传统纯液压式拉伸垫中的泵站、油箱以及复杂的液压管路。降低了成本，维修方便。采用一体化式设计，双向轴伸的主轴10-5替换掉原永磁同步伺服电机铁芯位置，使结构更加紧凑。采用完全对称式的结构，利用全通主轴10-5使得水平方向的对称力得以平衡。由电机转子10-1、永磁体10-2、电机定子10-3构成的永磁同步伺服电机驱动，带动主轴10-5转动，再分别经行星滚柱10-8和行星螺母10-9将旋转运动转换为活塞推杆10-12的直线运动，主活塞10-18和活塞推杆10-12构成活塞增力效果，然后通过对称肘杆结构中的上肘杆8和下肘杆14完成二次增力和竖直方向运动的转换，以实现支撑架2位移的精确移动以及压边力的定量控制。同时，采用活塞13来平衡机构整体的重量，并且可根据不同的使用要求变换其每一级的增压比。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中主传动结构10的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，为左右完全对称的结构，包括工作台3，下模具1安装在工作台3上，工作台3由立柱9支撑，立柱9固定在底座11上，构成了整体的机架结构，下模具1周向布置有数个支撑架2，支撑架2穿过工作台3后固定在箱体5上，箱体5左右两侧分别与滑块6连接，滑块6与导轨4配合，在导轨4上滑动，导轨4固定在立柱9上，箱体5通过第一支撑座7和上肘杆8铰接在主传动结构10的第二支撑座10-22上，底座11通过第四支撑座16和下肘杆14铰接在主传动结构10的第三支撑座10-23上，上肘杆8和下肘杆14构成了拉伸垫的对称肘杆机构，在底座11上固定有两个对称布置的活塞缸15，活塞缸15内的活塞13上端经法兰盘12与主传动结构10的第二套筒10-14固定连接，活塞缸15下端通孔有压缩空气压入，将活塞13向上顶起以平衡主传动结构10的重力。

如图2所示，所述的主传动结构10包括永磁同步伺服电机的电机转子10-1，电机转子10-1外侧周向方向上固定有数个永磁体10-2，永磁体10-2与电机定子10-3间存在间隙，电机定子10-3安装在第一套筒10-4内，电机转子10-1内侧与主轴10-5键连接，保证电机转子10-1转动时将扭矩传递到主轴10-5上，主轴10-5经两侧的滚子轴承10-6固定在第一端盖10-7的轴承座内，第一端盖10-7安装在第一套筒10-4两侧并与之连接，主轴10-5两端从第一端盖10-7中间伸出，主轴10-5两侧的螺纹经行星滚柱10-8与行星螺母10-9连接，主轴10-5两侧的螺纹旋向相反，数个行星滚柱10-8周向布置在主轴10-5外侧，行星滚柱10-8的两侧分别连接在第一行星滚柱架10-10和第二行星滚珠架10-11上，第一行星滚柱架10-10和第二行星滚珠架10-11分别连接在行星螺母10-9内部的两侧，行星螺母10-9的左端与活塞推杆10-12固定连接，活塞推杆10-12外侧固定有导向平键10-13，对应的第二套筒10-14上开有键槽，以防止活塞推杆10-12的转动，活塞推杆10-12沿第二套筒10-14内部的左侧水平滑动，活塞推杆10-12右端安装有第二端盖10-15，第二套筒10-14内部的中间加工有小活塞腔10-17，活塞推杆10-12右侧与小活塞腔10-17内壁连接，第二套筒10-14内部的右侧安装有主活塞10-18，主活塞10-18右侧从第三端盖10-24的中间伸出，并与方向块10-21铰接，方向块10-21上下两端固定有第二支撑座10-22和第三支撑座10-23，第二套筒10-14左端与第一套筒10-4固定连接，第二套筒10-14右端设有第三端盖10-24，

活塞推杆10-12与第二套筒10-14之间构成A腔10-16，小活塞腔10-17所在的第二套筒10-14与主活塞10-18内部构成B腔10-19，主活塞10-18与第二套筒10-14之间构成C腔10-20，主活塞10-18左侧的有效面积大于在活塞推杆10-12右侧的面积，当活塞推杆10-12水平移动带动主活塞10-18移动时，根据帕斯卡原理，起到增力的效果，活塞推杆10-12工作时，小活塞腔10-17和B腔10-19内均充满了液压油，A腔10-16、C腔10-20连通大气。

本发明的工作原理为：

液压式肘杆式拉伸垫的工作行程时，当上模下行与放在支撑架2上的板材接触时，此时，主传动结构10的电机定子10-3通入交流电，永磁体10-2在磁场力的作用下带动电机转子10-1正向转动，电机转子10-1带动主轴10-5转动，并将扭矩传递到主轴10-5上，主轴10-5两端设计有旋向相反的螺纹，主轴10-5输出的动力经行星滚柱10-8与行星螺母10-9传动将旋转运动转化为活塞推杆10-12向左的直线运动，左侧对称部分为向右的直线运动，主活塞10-18左侧的有效面积大于活塞推杆10-12的右侧面积，因此具有一定的增压比，主活塞10-18获得增力效果并向左移动，从而拉动对称的肘杆机构向中间靠拢，从而带动箱体5沿导轨4下行，根据对瞬时压边力的需求，进而控制电机转子10-1的转速，从而控制支撑架2下行的速度，已获得合适的压边力，由于永磁同步伺服电机响应快，转速和扭矩具有较高的可控性，因此可以根据需求控制电机的运转。当冲压结束时，改变电机转子10-1的旋转方向，对称的肘杆机构向两侧移动，使得箱体5和支撑架2上行，恢复到系统的初始位置。活塞13的下端空腔内充有压缩气体，以平衡整个主传动系统10的重量，使得电机及主传动部分可上下平动，避免了因机构重量而系统产生的误差。将主轴安装在永磁同步伺服电机内部，可有效节省结构的空间体积，全通的主轴可以平衡来自两侧推杆的水平推力，此外，永磁同步伺服电机具有较高的可控精度和响应速度，可以使得箱体5和支撑架2的位移得到精确的控制。

Claims (2)

1.双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，为左右完全对称的结构，包括工作台(3)，下模具(1)安装在工作台(3)上，工作台(3)由立柱(9)支撑，立柱(9)固定在底座(11)上，其特征在于：下模具(1)周向布置有数个支撑架(2)，支撑架(2)穿过工作台(3)后固定在箱体(5)上，箱体(5)左右两侧分别与滑块(6)连接，滑块(6)与导轨(4)配合，导轨(4)固定在立柱(9)上，箱体(5)通过上肘杆(8)铰接在主传动结构(10)的第二支撑座(10-22)上，底座(11)通过下肘杆(14)铰接在主传动结构(10)的第三支撑座(10-23)上，上肘杆(8)和下肘杆(14)构成了拉伸垫的对称肘杆机构，在底座(11)上固定有两个对称布置的活塞缸(15)，活塞缸(15)内的活塞(13)上端经法兰盘(12)与主传动结构(10)的第二套筒(10-14)固定连接，活塞缸(15)下端通孔有压缩空气压入，将活塞(13)向上顶起以平衡主传动结构(10)的重力。

2.根据权利要求1所述的双轴伸永磁同步伺服电机整体平动的液压式肘杆式拉伸垫，其特征在于：所述的主传动结构(10)包括永磁同步伺服电机的电机转子(10-1)，电机转子(10-1)外侧周向方向上固定有数个永磁体(10-2)，永磁体(10-2)与电机定子(10-3)间存在间隙，电机定子(10-3)安装在第一套筒(10-4)内，电机转子(10-1)内侧与主轴(10-5)连接，主轴(10-5)经两侧的滚子轴承(10-6)固定在第一端盖(10-7)的轴承座内，第一端盖(10-7)安装在第一套筒(10-4)两侧并与之连接，主轴(10-5)两端从第一端盖(10-7)中间伸出，主轴(10-5)两侧的螺纹经行星滚柱(10-8)与行星螺母(10-9)连接，主轴(10-5)两侧的螺纹旋向相反，数个行星滚柱(10-8)周向布置在主轴(10-5)外侧，行星滚柱(10-8)的两侧分别连接在第一行星滚柱架(10-10)和第二行星滚珠架(10-11)上，第一行星滚柱架(10-10)和第二行星滚珠架(10-11)分别连接在行星螺母(10-9)内部的两侧，行星螺母(10-9)的左端与活塞推杆(10-12)固定连接，活塞推杆(10-12)沿第二套筒(10-14)内部的左侧水平滑动，活塞推杆(10-12)右端安装有第二端盖(10-15)，第二套筒(10-14)内部的中间加工有小活塞腔(10-17)，活塞推杆(10-12)右侧与小活塞腔(10-17)内壁连接，第二套筒(10-14)内部的右侧安装有主活塞(10-18)，主活塞(10-18)右侧从第三端盖(10-24)的中间伸出，并与方向块(10-21)铰接，方向块(10-21)上下两端固定有第二支撑座(10-22)和第三支撑座(10-23)，第二套筒(10-14)左端与第一套筒(10-4)固定连接，第二套筒(10-14)右端设有第三端盖(10-24)，

活塞推杆(10-12)与第二套筒(10-14)之间构成A腔(10-16)，小活塞腔(10-17)所在的第二套筒(10-14)与主活塞(10-18)内部构成B腔(10-19)，主活塞(10-18)与第二套筒(10-14)之间构成C腔(10-20)，主活塞(10-18)左侧的有效面积大于在活塞推杆(10-12)右侧的面积，活塞推杆(10-12)工作时，小活塞腔(10-17)和B腔(10-19)内均充满了液压油，A腔(10-16)、C腔(10-20)连通大气。