CN105082592A - 快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机 - Google Patents

Abstract

快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，由伺服电机经小带轮和大带轮驱动空行程装置的传动轴转动，传动轴两侧加工有蜗杆，蜗杆带动蜗轮旋转并带动其上的第一螺母旋转，使得传动丝杠下行，公称压力行程时，由电机转子、永磁体和电机定子构成的主伺服电机驱动双轴伸式主轴，经传动结构驱动主活塞向左右两侧移动，再经上肘杆和下肘杆增力完成公称压力行程，可以产生合适的公称压力和较低的冲压速度，双轴伸式主轴可以使得对称式肘杆产生的水平力平衡，采用平衡活塞来平衡中间机构整体的重量，以减少因为机构重力产生的变形而引起的误差，采用快速空行程慢速增压行程的方式，结构简单。

Description

快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机

技术领域

本发明涉及伺服压力机技术领域，具体涉及一种快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机。

背景技术

压力机是一种结构精巧的通用性压力机，具有用途广泛，生产效率高等特点，可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺，通过对金属材料施加强大的压力使金属发生塑性变形来加工零件。传统的机械压力机均采用曲柄滑块式机构，工作时由异步电机通过三角皮带驱动飞轮，经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行，完成冲压。这种机械结构的冲压行程和空行程不可分割，导致在空行程中较大的能量浪费，而且由于曲柄滑块机构本身的局限性导致行程难以调节，还会产生较大的偏心力。此外，由于行程不可分割，导致冲压过程中亦保持着较高的冲压速度，这对板材成形十分不利，已经渐渐不能适应高速柔性冲压的要求。

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快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，分离式的行程使得减少了空行程能量的浪费，也降低了冲压行程的冲压速度，有利于板材的成形，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：

快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，除了伺服电机1，小带轮2，同步带3，大带轮4外，为左右完全对称的结构，伺服电机1固定在空行程装置6的底座6-2上，伺服电机1输出轴连接一个小带轮2，小带轮2通过同步带3连接一个大带轮4，大带轮4与空行程装置6的传动轴6-1的左端固定连接，左右对称布置的空行程装置6由传动轴6-1连接，空行程装置6的底座6-2安装在机身7上，机身7固定在工作台5上面，空行程装置6的传动丝杠6-7的下端与上肘杆8上端连接，上肘杆8下端与支撑座10上端连接，支撑座10下端经下肘杆11与连接杆12上端连接，连接杆12的下端与主滑块13上端连接，

主滑块13左右两侧连接有导块14，导块14在导轨15上滑动，导轨15固定在机身7侧壁上，支撑座10的中间与主传动结构9的主活塞9-15左端铰接，机身7中部连接有平衡缸16，平衡缸16一侧开有槽口通入压缩空气，平衡缸16的平衡活塞17在下方压缩空气的压力下具有向上的推力，平衡活塞17的下端从下盖18中间伸出与主传动结构9的外壳9-1固定。

所述空行程装置6包括传动轴6-1，传动轴6-1经左右对称的第一轴承6-3上安装在底座6-2的轴承座内，传动轴6-1两侧加工有蜗杆6-4并与蜗轮6-5连接，蜗轮6-5与第一螺母6-6连接，第一螺母6-6经第二轴承6-8安装在底座6-2和外壳6-9之间的轴承座内，第一螺母6-6与传动丝杠6-7连接，传动丝杠6-7上部连接在外壳6-9内，外壳6-9与底座6-2固定连接，外壳6-9、底座6-2侧部连接有第一端盖6-10，第一端盖6-10将第一轴承6-3轴向固定。

所述的主传动结构9包括电机转子9-1，电机转子9-1外侧周向方向上固定有数个永磁体9-2，永磁体9-2与电机定子9-3之间存在一定间隙，电机定子9-3固定在电机外壳9-4内，电机转子9-1与主轴9-5连接，主轴9-5经第三轴承9-6连接在第一套筒9-7上，第一套筒9-7连接在电机外壳9-4内，主轴9-5两端的螺纹部分经行星滚柱9-8与第二螺母9-9连接，数个行星滚柱9-8周向布置在主轴9-5外侧，并安装在第一行星滚柱架9-10和第二行星滚柱架9-11之间，行星滚柱9-8与主轴9-5的轴向方向平行，第一行星滚柱架9-10和第二行星滚柱架9-11分别连接在第二螺母9-9内的两侧，第二螺母9-9连接在第一套筒9-7内，第一套筒9-7左端设有第二端盖9-13，第一套筒9-7左侧由第二套筒9-14的右端限制，第二套筒9-14的右端与电机外壳9-4固定连接，第二套筒9-14内安装有主活塞9-15，主活塞9-15右侧的面积大于第二端盖9-13左侧面积，主活塞9-15右侧表面和第二套筒9-14内部构成封闭的腔体内部充满液压油，主活塞9-15左侧从第三端盖9-16中间伸出，其伸出部分与支撑座10中心铰接，第三端盖9-16固定在第二套筒9-14左侧。

将所述的主传动结构9替换成第二传动结构19，所述的第二传动结构19包括第二电机转子19-1，第二电机转子19-1外侧固定有数个第二永磁体19-2，第二永磁体19-2与第二电机定子19-3之间存在间隙，第二电机定子19-3固定在第二电机外壳19-4内，第二电机转子19-1内连接有第二主轴19-5，第二电机转子19-1与第二主轴19-5能够保持相对转动，第二电机转子19-1两端加工有齿，并经第一行星轮19-6与第一内齿圈19-7连接，第一行星轮19-6安装在第一齿轮架19-8上，第一齿轮架19-8与中心轮19-9连接，中心轮19-9经第二行星轮19-10与第二内齿圈19-11连接，第二行星轮19-10安装在第二齿轮架19-12上，第二齿轮架19-12与第二主轴19-5连接，第二主轴19-5左侧从侧面端盖19-13中间伸出，第二主轴19-5两侧加工有相反旋向的螺纹，第二主轴19-5两端经第二行星滚柱19-14与外螺母19-15连接，外螺母19-15与第二支撑座19-16连接，第二支撑座19-16经大圆螺母19-17固定在外螺母19-15上，第二支撑座19-16上下两端分别与上肘杆8和下肘杆11铰接。

本发明的有益效果：

与现有技术相比，改进了传统机械压力机冲压行程和空行程采用同一套传动结构不可分割的形式，采用快速空行程慢速增压行程的方式，结构简单，使用寿命长。完全对称式的结构，采用一体化设计，使得冲压过程更加稳定结构更紧凑。滑块空行程时，由伺服电机1经小带轮2和大带轮4驱动空行程装置6的传动轴6-1转动，传动轴6-1两侧加工有蜗杆6-4，蜗杆6-4带动蜗轮6-5旋转并带动其上的第一螺母6-6旋转，使得传动丝杠6-7下行。在伺服电机1高速驱动下，主滑块13下行的空行程时间可以大大缩短。公称压力行程时，由电机转子9-1、永磁体9-2和电机定子9-3构成的主伺服电机驱动双轴伸式主轴9-5，经传动结构驱动主活塞9-15向左右两侧移动，再经上肘杆8和下肘杆11增力完成公称压力行程，可以满足较高的公称压力和较低的冲压速度。双轴伸式主轴9-5可以使得对称式肘杆产生的水平力平衡，减少因不平衡力造成的误差。采用平衡活塞17来平衡中间机构整体的重量，以减少因为机构重力产生的变形而引起的误差。

附图说明

图1为本发明伺服压力机的主视图。

图2为本发明伺服压力机的左视图。

图3为本发明图1中空行程装置6的示意图。

图4为本发明图1中主传动结构9的示意图。

图5为本发明伺服压力机的一种改进方案的示意图。

图6为本发明图5中第二传动结构19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、图2、图3和图4所示，快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，除了伺服电机1，小带轮2，同步带3，大带轮4外为左右完全对称的结构，伺服电机1固定在空行程装置6的底座6-2上，伺服电机1输出轴连接一个小带轮2，小带轮2通过同步带3连接一个大带轮4，大带轮4与空行程装置6的传动轴6-1的左端固定连接，左右对称部分其左半部分包括空行程装置6，左右对称布置的空行程装置6由传动轴6-1连接，空行程装置6的底座6-2安装在机身7上，机身7固定在工作台5上面，构成了整体的机架结构，空行程装置6的传动丝杠6-7的下端与上肘杆8上端连接，上肘杆8下端与支撑座10上端连接，支撑座10下端经下肘杆11与连接杆12上端连接，连接杆12的下端与主滑块13上端连接，

主滑块13左右两侧连接有导块14，导块14在导轨15上滑动，导轨15固定在机身7侧壁上，支撑座10的中间与主传动结构9的主活塞9-15左端铰接，机身7中部连接有平衡缸16，平衡缸16一侧开有槽口通入压缩空气，平衡缸16的平衡活塞17在下方压缩空气的压力下具有向上的推力，平衡活塞17的下端从下盖18中间伸出与主传动结构9的外壳9-1固定。

如图3所示，所述空行程装置6包括传动轴6-1，传动轴6-1经左右对称的第一轴承6-3上安装在底座6-2的轴承座内，传动轴6-1两侧加工有蜗杆6-4并与蜗轮6-5连接，蜗轮6-5与第一螺母6-6键连接，传动轴6-1转动时带动蜗轮6-5和第一螺母6-6转动，第一螺母6-6经第二轴承6-8安装在底座6-2和外壳6-9之间的轴承座内，第一螺母6-6与传动丝杠6-7连接，传动丝杠6-7上部连接在外壳6-9内，传动丝杠6-7上端固定有第一导向平键6-11，对应的外壳6-9内部开有键槽，防止传动丝杠6-7转动，外壳6-9与底座6-2固定连接，外壳6-9、底座6-2侧部连接有第一端盖6-10，第一端盖6-10将第一轴承6-3轴向固定。

如图4所示，所述的主传动结构9包括电机转子9-1，电机转子9-1外侧周向方向上固定有数个永磁体9-2，永磁体9-2与电机定子9-3之间存在一定间隙，电机定子9-3固定在电机外壳9-4内，电机转子9-1与主轴9-5键连接，保证两者的同步转动，主轴9-5经第三轴承9-6连接在第一套筒9-7上，第一套筒9-7连接在电机外壳9-4内，主轴9-5两端的螺纹部分经行星滚柱9-8与第二螺母9-9连接，数个行星滚柱9-8周向布置在主轴9-5外侧，并安装在第一行星滚柱架9-10和第二行星滚柱架9-11之间，行星滚柱9-8与主轴9-5的轴向方向平行，第一行星滚柱架9-10和第二行星滚柱架9-11分别连接在第二螺母9-9内的两侧，并由挡圈固定，第二螺母9-9连接在第一套筒9-7内，第二螺母9-9外侧固定有第二导向平键9-12，与之对应的第一套筒9-7内侧开有键槽，第一套筒9-7左端设有第二端盖9-13，第一套筒9-7左侧由第二套筒9-14的右端限制，第二套筒9-14的右端与电机外壳9-4固定连接，第二套筒9-14内安装有主活塞9-15，主活塞9-15右侧的面积大于第二端盖9-13左侧面积，主活塞9-15右侧表面和第二套筒9-14内部构成封闭的腔体内部充满液压油，根据帕斯卡原理，可以起到增压作用，主活塞9-15左侧从第三端盖9-16中间伸出，其伸出部分与支撑座10中心铰接，第三端盖9-16固定在第二套筒9-14左侧。

如图5和6所示，去掉主传动结构9，替换成第二传动结构19，所述的第二传动结构19包括第二电机转子19-1，第二电机转子19-1外侧固定有数个第二永磁体19-2，第二永磁体19-2与第二电机定子19-3之间存在间隙，第二电机定子19-3固定在第二电机外壳19-4内，第二电机转子19-1内连接有第二主轴19-5，第二电机转子19-1与第二主轴19-5能够保持相对转动，第二电机转子19-1两端加工有齿，并经第一行星轮19-6与第一内齿圈19-7连接，第一行星轮19-6安装在第一齿轮架19-8上，第一齿轮架19-8与中心轮19-9键连接，保证同步转动，中心轮19-9经第二行星轮19-10与第二内齿圈19-11连接，第二行星轮19-10安装在第二齿轮架19-12上，第二齿轮架19-12与第二主轴19-5键连接，将动力传递到第二主轴19-5上，第二主轴19-5左侧从侧面端盖19-13中间伸出，第二主轴19-5两侧加工有相反旋向的螺纹，第二主轴19-5两端经第二行星滚柱19-14与外螺母19-15连接，外螺母19-15与第二支撑座19-16键连接，第二支撑座19-16经大圆螺母19-17固定在外螺母19-15上，第二支撑座19-16上下两端分别与上肘杆8和下肘杆11铰接。

本发明的工作原理为：

压力机空行程时，伺服电机1带动小带轮2转动，小带轮2经同步带3带动大带轮4转动，并带动空行程装置6的传动轴6-1转动，传动轴6-1两侧的蜗杆6-4经蜗轮6-5带动第一螺母6-6转动，因此传动丝杠6-7下行，并带动上肘杆8包括与上肘杆8连接的主传动结构9、下肘杆11以及主滑块13下行，由于伺服电机的高转速及良好的可控性，使得主滑块13快速完成空行程阶段。

当达到公称压力行程时，主传动结构9的电机定子9-3通电，电机转子9-1正向旋转，并带动主轴9-5转动，主轴9-5带动行星滚柱9-8在第二螺母9-9内转动，由于第二螺母9-9的周向运动被第二导向平键9-12限制，因此第二螺母9-9和行星滚柱9-8同时沿轴向方向向左运动，由于主轴9-5两侧加工的螺纹为相反旋向，因此与之对应的右侧部分的螺母向右运动，由于第二螺母9-9左侧的第二端盖9-13的表面小于主活塞9-15的右侧表面，又因为主活塞9-15右侧表面和第二套筒9-14内部构成封闭的腔体内部充满液压油，根据帕斯卡原理，当第二螺母9-9向左移动时，主活塞9-15也同时向左移动，并起到增力作用。进而带动左右对称的支撑座10向两侧移动，并在上肘杆8和下肘杆11的增力效果下，使得主滑块13向下运动，完成公称压力行程。因为在主传动结构9中，含有液压增力和肘杆增力，可以使在达到公称压力的前提下，降低主滑块13的下行速度，保证了工件在材料的流动过程中更加充分，可大大提高工件质量。

平衡活塞17与平衡缸16之间的腔体内充入压缩空气，使得平衡活塞18具有一定的向上的力，从而平衡掉主传动结构9的自身重力，避免机构自身重力对冲压精度的影响。

改进方案的空行程工作方式与上述方式相同，当公称压力行程阶段，第二电机定子19-3通电，第二电机转子19-1正向转动，其两端的齿带动第一行星轮19-6转动，并经第一齿轮架19-8将动力传递到中心轮19-9上，中心轮19-9经第二齿轮架19-12将动力传递到第二主轴19-5上，带动第二主轴19-5转动，第二主轴19-5两端加工有相反旋向的螺纹，再带动第二行星滚柱19-14沿外螺母19-15内转动，由于外螺母19-15的周向方向被键约束，因此外螺母19-15向左运动，进而带动左右对称的支撑座10向两侧移动，并在上肘杆8和下肘杆11的增力效果下，使得主滑块13向下运动，完成公称压力行程。由于去掉了液压增力部分，改用二级行星齿轮副减速增矩，使得结构更加紧凑，传动更平稳，也避免了液压油频繁流动产生的发热问题。

Claims (4)

1.快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，除了伺服电机(1)、小带轮(2)、同步带(3)、大带轮4外为左右完全对称的结构，其特征在于：伺服电机(1)固定在空行程装置(6)的底座(6-2)上，伺服电机(1)输出轴连接一个小带轮(2)，小带轮(2)通过同步带(3)连接一个大带轮(4)，大带轮(4)与空行程装置(6)的传动轴(6-1)的左端固定连接，左右对称布置的空行程装置(6)由传动轴(6-1)连接，空行程装置(6)的底座(6-2)安装在机身(7)上，机身(7)固定在工作台(5)上面，空行程装置(6)的传动丝杠(6-7)的下端与上肘杆(8)上端连接，上肘杆(8)下端与支撑座(10)上端连接，支撑座(10)下端经下肘杆(11)与连接杆(12)上端连接，连接杆(12)的下端与主滑块(13)上端连接，

主滑块(13)左右两侧连接有导块(14)，导块(14)在导轨(15)上滑动，导轨(15)固定在机身(7)侧壁上，支撑座(10)的中间与主传动结构(9)的主活塞(9-15)左端铰接，机身(7)中部连接有平衡缸(16)，平衡缸(16)一侧开有槽口通入压缩空气，平衡缸(16)的平衡活塞(17)在下方压缩空气的压力下具有向上的推力，平衡活塞(17)的下端从下盖(18)中间伸出与主传动结构(9)的外壳(9-1)固定。

2.根据权利要求1所述的快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，其特征在于：所述空行程装置(6)包括传动轴(6-1)，传动轴(6-1)经左右对称的第一轴承(6-3)上安装在底座(6-2)的轴承座内，传动轴(6-1)两侧加工有蜗杆(6-4)并与蜗轮(6-5)连接，蜗轮(6-5)与第一螺母(6-6)连接，第一螺母(6-6)经第二轴承(6-8)安装在底座(6-2)和外壳(6-9)之间的轴承座内，第一螺母(6-6)与传动丝杠(6-7)连接，传动丝杠(6-7)上部连接在外壳(6-9)内，外壳(6-9)与底座(6-2)固定连接，外壳(6-9)、底座(6-2)侧部连接有第一端盖(6-10)，第一端盖(6-10)将第一轴承(6-3)轴向固定。

3.根据权利要求1所述的快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，其特征在于：所述的主传动结构(9)包括电机转子(9-1)，电机转子(9-1)外侧周向方向上固定有数个永磁体(9-2)，永磁体(9-2)与电机定子(9-3)之间存在一定间隙，电机定子(9-3)固定在电机外壳(9-4)内，电机转子(9-1)与主轴(9-5)连接，主轴(9-5)经第三轴承(9-6)连接在第一套筒(9-7)上，第一套筒(9-7)连接在电机外壳(9-4)内，主轴(9-5)两端的螺纹部分经行星滚柱(9-8)与第二螺母(9-9)连接，数个行星滚柱(9-8)周向布置在主轴(9-5)外侧，并安装在第一行星滚柱架(9-10)和第二行星滚柱架(9-11)之间，行星滚柱(9-8)与主轴(9-5)的轴向方向平行，第一行星滚柱架(9-10)和第二行星滚柱架(9-11)分别连接在第二螺母(9-9)内的两侧，第二螺母(9-9)连接在第一套筒(9-7)内，第一套筒(9-7)左端设有第二端盖(9-13)，第一套筒(9-7)左侧由第二套筒(9-14)的右端限制，第二套筒(9-14)的右端与电机外壳(9-4)固定连接，第二套筒(9-14)内安装有主活塞(9-15)，主活塞(9-15)右侧的面积大于第二端盖(9-13)左侧面积，主活塞(9-15)右侧表面和第二套筒(9-14)内部构成封闭的腔体内部充满液压油，主活塞(9-15)左侧从第三端盖(9-16)中间伸出，其伸出部分与支撑座(10)中心铰接，第三端盖(9-16)固定在第二套筒(9-14)左侧。

4.根据权利要求1所述的快速空程慢速增压的主电机平动式对称肘杆的伺服压力机，其特征在于：将所述的主传动结构(9)替换成第二传动结构(19)，所述的第二传动结构(19)包括第二电机转子(19-1)，第二电机转子(19-1)外侧固定有数个第二永磁体(19-2)，第二永磁体(19-2)与第二电机定子(19-3)之间存在间隙，第二电机定子(19-3)固定在第二电机外壳(19-4)内，第二电机转子(19-1)内连接有第二主轴(19-5)，第二电机转子(19-1)与第二主轴(19-5)能够保持相对转动，第二电机转子(19-1)两端加工有齿，并经第一行星轮(19-6)与第一内齿圈(19-7)连接，第一行星轮(19-6)安装在第一齿轮架(19-8)上，第一齿轮架(19-8)与中心轮(19-9)连接，中心轮(19-9)经第二行星轮(19-10)与第二内齿圈(19-11)连接，第二行星轮(19-10)安装在第二齿轮架(19-12)上，第二齿轮架(19-12)与第二主轴(19-5)连接，第二主轴(19-5)左侧从侧面端盖(19-13)中间伸出，第二主轴(19-5)两侧加工有相反旋向的螺纹，第二主轴(19-5)两端经第二行星滚柱(19-14)与外螺母(19-15)连接，外螺母(19-15)与第二支撑座(19-16)连接，第二支撑座(19-16)经大圆螺母(19-17)固定在外螺母(19-15)上，第二支撑座(19-16)上下两端分别与上肘杆(8)和下肘杆(11)铰接。