CN106671461A - 一种用于转塔冲床的高速伺服打击头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，包括伺服电机(1)、主体承载装置(2)以及连杆滑块装置(3)，改进之处在于将伺服电机轴使用曲轴代替，减少动力传动过程中的配合部分，提高了传递精度；连杆滑块装置(3)通过使用液压提升缸和连杆相结合的结构替代原有实心打击头部分，将换模所需的提升高度有效转移到液压提升缸部分，使得本装置可以既满足完成换模工作需要的空间高度要求，同时减小了曲柄的长度，有效降低伺服电机扭矩的选取，降低伺服电机的选型要求，提升了工作效率。

Description

一种用于转塔冲床的高速伺服打击头
技术领域
本发明涉及一种转塔冲床，具体涉及一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，属于冲压机械设备技术领域。
背景技术
转塔冲床广泛用于机械、电器、仪表、筛网、五金、各类金属盘、箱、柜等行业的冲压加工，其利用单次冲裁方式和步冲冲裁方式冲出各种形状、尺寸的孔和零件，特别适用于多品种的中、小批量或单件的板材冲压。数控转塔冲床由电脑控制系统、机械或液压动力系统、伺服送料机构、模具库、模具选择系统、外围编程系统等组成，可以按照加工的形状及位置，自动更换模具、自动精确送料并完成加工，主要特点是可进行复杂的成形加工，更适用于对板材成形要求较高的企业，如电子设备行业、机床护罩钣金行业、门业等。
冲击部件是数控转塔冲床上的核心部件，其中的打击头使用频繁，且其结构会影响冲床的打击精度以及工作效率。现有的打击头传动机构主要有液压驱动或者伺服电机与曲柄连杆相结合两种方式。
液压驱动冲击头的原理是输出高压油源储存于蓄能器内，透过蓄能器快速充放液压能经由伺服阀精密控制流量输入液压缸，由伺服阀改变伺服缸内活塞两侧压力变化，进而控制冲头进行冲压、收回或定位动作，这种方式的缺点在于：1、对于尺寸精度要求高的零部件不能满足要求；2、液压元件制造精度要求高，成本高，液压元件容易损坏，维修不便。
伺服电机与曲柄连杆相结合的原理是通过电机旋转带动曲柄旋转，随着曲柄角度的变化，由于曲柄半径、连杆的长度固定不变，因而使与连杆相连的冲击头往复直线运动。缺点在于：1、为了满足吨位和行程要求，转塔冲床打击头伺服电机以及其控制器的选取匹配成为制约数控转塔冲床降低成本、提高效率的最大因素；2、传动机构复杂，尺寸链多，且连杆长度长，从而使机构冲压精度变低，传递稳定性变差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，在满足高精度零部件加工的前提下，减少动力传动过程中的配合部分，提高整个机构的传递精度，降低伺服电机的选型要求，提升冲头的工作效率，同时易于拆卸安装，维修方便，降低设备成本。
为了实现上述目的所采用的技术方案，一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，包括伺服电机、主体承载装置以及连杆滑块装置，所述伺服电机包括定子、转子、电气插头、编码器和曲轴，曲轴主轴颈的后段固定在转子的中心，编码器安装在曲轴的后端，定子的后端安装有后端盖，定子的前端安装有法兰，法兰的另一端与主体承载装置相连，法兰内设有安装曲轴的轴承组；
主体承载装置包括箱体和轴套，所述箱体连接在转塔冲床的机架上，箱体上开有允许曲轴主轴颈前段穿过的通孔，轴套安装在远离伺服电机一侧的箱体的通孔内，曲轴主轴颈的前端通过轴承组件安装在轴套内，连杆滑块装置套装在曲轴的连杆轴颈上。
电压信号通过电气插头接入，编码器输出伺服电机控制所需要的角度参数从而驱动转子带动曲轴转动，曲轴与连杆滑块装置之间形成曲柄连杆机构使曲轴在主体承载装置内做上下直线运动，从而实现打击头的冲压击打动作；后端盖内开槽安装限位编码器，起到密封防尘作用；本发明采用曲轴式伺服电机代替原有伺服电机加联轴器传动方式，原有结构曲柄偏心高达15-20mm，本发明曲柄偏心只有3mm，在同样的冲压吨位下，扭矩降低30％-50％，可显著提高工作效率，降低能耗和制造成本；且中间动力传递部件减少，动力提供更加直接，稳定性显著提高，结构更加简洁，易于安装拆卸和维修。
进一步的，所述连杆滑块装置包括连杆与液压提升缸，连杆与液压提升缸通过连杆销铰接在一起，液压提升缸的活塞杆下端安装打击头；箱体上开有进油口和出油口。
液压提升缸加连杆的结构取代原有的曲柄连杆机构上的滑块部分，当需要换模时，通过液压提升缸提升至最上端至换模所需高度，换模完成后，液压提升缸下降至最下端继续击打作业；箱体上的进出油口与液压泵站相连；本发明将以往需要通过偏心机构来实现高度的调整转变为通过液压提升缸来实现，减小曲柄偏心距，增强曲柄连杆力的传递性能，降低了伺服电机以及其配套驱动器等的选型难度，有效降低成本，为大吨位伺服转塔冲的开发提供了有效的方案方法。
进一步的，还包括液压控制回路，所述回路包括液压泵站、蓄能器、液控单向阀和两位四通阀液压油经由液压泵站储存在蓄能器中，蓄能器的另一端经由两位四通阀和液控单向阀与液压提升缸的进油口和出油相连。
通过蓄能器快速充放液压能可以保证换模时打击头的快速提升，同时最大限度降低液压站的装机容量和功耗，降低设备成本；液控单向阀提供保压作用。
曲轴的前端装有平衡端盖。
带平衡端盖的短行程一体式曲柄可降低高速条件下的惯性力，平衡曲轴的偏心力矩，减小工作震动，提高设备平稳性；
进一步的，箱体的下端安装有导向套，导向套的底部设有与箱体相连的压板；导向套内侧开有导向槽，侧壁上开有润滑油槽。
导向套起到导向润滑的作用，减小连杆滑块装置击打作业时与箱体之间的摩擦力，压板与箱体通过螺钉连接，密封润滑油。
进一步的，箱体上端设有盖板，盖板内安装过滤器。
进一步的，转子和曲轴热装成一体。转子和曲轴热装成一体避免了中间环节造成的误差累计，节省安装空间。
进一步的，轴承组的一侧通过与法兰相连的挡板限位。挡板用于限制轴承组的轴向移动
进一步的，连杆与曲轴之间采用成组的轴承连接，轴承前后用挡板限位。
进一步的，液压提升缸与连杆之间的安装孔内设有轴瓦，轴瓦内侧开有导油槽。在运动过程中液压提升缸和连杆可以通过连杆销和轴瓦进行可靠高效的小摩擦转动运动。
本发明结构将伺服电机轴使用偏心曲柄轴代替，减少动力传动过程中的配合部分，提高了传递精度；通过使用液压提升缸和连杆相结合的结构替代原有实心打击头部分，将换模所需的提升高度有效转移到液压提升缸部分，使得本装置可以既满足完成换模工作需要的空间高度要求，同时减小了曲柄的长度，有效降低伺服电机扭矩的选取，降低伺服电机的选型要求，在同样的冲压吨位下，扭矩可降低30％-50％，大大降低了能耗和制造成本，提升了工作效率。带平衡块的短行程一体式曲柄可降低高速条件下的惯性力，提高平稳性；带蓄能器的快速提升缸液压控制回路在保证换模时的快速提升，同时最大限度降低液压站的装机容量和功耗。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是伺服电机的结构示意图；
图3是主体承载装置结构示意图；
图4是连杆滑块装置结构示意图；
图5是液压提升缸液压回路示意图。
图中：1、伺服电机；1-1、定子；1-2、转子；1-3、后端盖；1-4、编码器；1-5、曲轴；1-6、法兰；1-7、挡板；1-8、平衡端盖；1-9、电气插头；1-10、轴承组；2、主体承载装置；2-1、箱体；2-2、盖板；2-3、轴套；2-4、导向套；2-5、压板；2-6、过滤器；2-7、轴承组件；3、连杆滑块装置；3-1、连杆；3-2、连杆销；3-3、轴瓦；3-4、液压提升缸；3-5、打击头；4-1、液压泵站；4-2、蓄能器；4-3、液控单向阀；4-4、两位四通阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，包括伺服电机1、主体承载装置2以及连杆滑块装置3，所述伺服电机1包括定子1-1、转子1-2、电气插头1-9、编码器1-4和曲轴1-5，曲轴1-5主轴颈的后段固定在转子1-2的中心，编码器1-4安装在曲轴1-5的后端，定子1-1的后端安装有后端盖1-3，定子1-1的前端安装有法兰1-6，法兰的另一端与主体承载装置2相连，法兰1-6内设有安装曲轴1-5的轴承组1-10，曲轴1-5的前端连接有平衡端盖1-8；
主体承载装置2包括箱体2-1和轴套2-3，所述箱体2-1连接在转塔冲床的机架上，箱体上开有允许曲轴1-5主轴颈前段穿过的通孔，轴套2-3安装在远离伺服电机一侧的箱体2-1的通孔内，曲轴1-5主轴颈的前端通过轴承组件2-7安装在轴套2-3内，连杆滑块装置3套装在曲轴1-5的连杆轴颈上。
电压信号通过电气插头1-9接入，编码器1-4输出伺服电机控制所需要的角度参数从而驱动转子1-2带动曲轴1-5转动，曲轴1-5与连杆滑块装置3之间形成曲柄连杆机构在主体承载装置2内做上下直线运动，从而实现打击头的冲压击打动作；后端盖1-3内开槽安装限位编码器，起到密封防尘作用。本发明采用曲轴式伺服电机代替原有伺服电机加联轴器传动方式，原有结构曲柄偏心高达15-20mm，本发明曲轴偏心只有3mm，在同样的冲压吨位下，扭矩降低30％-50％，可显著提高工作效率，降低能耗和制造成本；且中间动力传递部件减少，动力提供更加直接，稳定性显著提高，结构更加简洁，易于安装拆卸和维修。
如图1、图4所示，所述连杆滑块装置3包括连杆3-1与液压提升缸3-4，连杆3-1与液压提升缸3-4通过连杆销3-2铰接在一起，液压提升缸3-4的活塞杆下端安装打击头3-5；箱体2-1上开有进油口和出油口。
液压提升缸3-4加连杆3-1的结构取代原有的曲柄连杆机构上的滑块部分，当需要换模时，通过液压提升缸提升至最上端至换模所需高度，换模完成后，液压提升缸下降至最下端继续击打作业。箱体上的进出油口与液压泵站相连；本发明将以往需要通过偏心机构来实现高度的调整转变为通过液压提升缸来实现，减小曲柄偏心距，增强曲柄连杆力的传递性能，降低了伺服电机以及其配套驱动器等的选型难度，有效降低成本，为大吨位伺服转塔冲的开发提供了有效的方案方法。
如图5所示，本发明还包括液压控制回路，所述回路包括液压泵站4-1、蓄能器4-2、液控单向阀4-3和两位四通阀4-4，液压油经由液压泵站4-1储存在蓄能器4-2中，蓄能器4-2的另一端经由两位四通阀4-4和液控单向阀4-3与液压提升缸3-4的进油口和出油口相连。
通过蓄能器快速充放液压能可以保证换模时打击头的快速提升，同时最大限度降低液压站的装机容量和功耗，降低设备成本。
如图1、图2所示，曲轴1-5的前端装有平衡端盖1-8。
带平衡端盖的短行程一体式曲柄可降低高速条件下的惯性力，平衡曲轴的偏心力矩，减小工作震动，提高设备平稳性；
如图1、图3所示，箱体2-1的下端安装有导向套2-4，导向套2-4的底部设有与箱体2-1相连的压板2-5；导向套内侧开有导向槽，侧壁上开有润滑油槽。
导向套2-4起到导向润滑的作用，减小连杆滑块装置击打作业时与箱体之间的摩擦力，压板2-5与箱体通过螺钉连接，密封润滑油。
进一步的，箱体2-1上端设有盖板2-2，盖板内安装过滤器2-6。
如图1、图2所示，转子1-2和曲轴1-5热装成一体。转子和曲轴热装成一体避免了中间环节造成的误差累计，节省安装空间。
进一步的，轴承组1-10的一侧通过与法兰1-6相连的挡板1-7限位。挡板用于限制轴承组的轴向移动
如图4所示，连杆3-1与曲轴1-5之间采用成组的轴承连接，轴承前后用挡板限位。
进一步的，液压提升缸3-4与连杆3-1之间的安装孔内设有轴瓦3-3，轴瓦内侧开有导油槽。在运动过程中液压提升缸3-4和连杆3-1可以通过连杆销3-2和轴瓦3-2进行可靠高效的小摩擦转动运动。
具体工作原理如下：
首先，液压泵站4-1加压对蓄能器4-2充能，液压提升缸3-4的活塞杆位于最下端，伺服电机1在控制器控制下位于初始位置；然后，伺服电机1在控制信号下开始工作，曲轴1-5带动连杆滑块装置3在主体承载装置2中上下运动，从而使打击头3-5按照规定速度频率进行打击工作；换模时，连接在液压泵上两位四通阀4-4，蓄能器4-2内的高压油对液压提升缸3-4快速进油，液压提升缸3-4的活塞杆运动到最上端，以提供换模所需的高度；换模完成后，两位四通阀4-4再次换向，液压提升缸3-4的活塞杆运动到最下端，继续打击作业，在此过程中，液控单向阀4-3提供保压作用，两位四通阀4-4在需要的范围控制液压油泵的工作对蓄能器4-2蓄能。

Claims (10)

1.一种用于转塔冲床的高速伺服打击头，包括伺服电机(1)、主体承载装置(2)以及连杆滑块装置(3)，其特征在于，
所述伺服电机(1)包括定子(1-1)、转子(1-2)、电气插头(1-9)、编码器(1-4)和曲轴(1-5)，曲轴(1-5)主轴颈的后段固定在转子(1-2)的中心，编码器(1-4)安装在曲轴(1-5)的后端，定子(1-1)的后端安装有后端盖(1-3)，定子(1-1)的前端安装有法兰(1-6)，法兰的另一端与主体承载装置(2)相连，法兰(1-6)内设有安装曲轴(1-5)的轴承组(1-10)；
主体承载装置(2)包括箱体(2-1)和轴套(2-3)，所述箱体(2-1)连接在转塔冲床的机架上，箱体上开有允许曲轴(1-5)主轴颈前段穿过的通孔，轴套(2-3)安装在远离伺服电机一侧的箱体(2-1)的通孔内，曲轴(1-5)主轴颈的前端通过轴承组件(2-7)安装在轴套(2-3)内，连杆滑块装置(3)套装在曲轴(1-5)的连杆轴颈上。
2.根据权利要求1所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，所述连杆滑块装置(3)包括连杆(3-1)与液压提升缸(3-4)，连杆(3-1)与液压提升缸(3-4)通过连杆销(3-2)铰接在一起，液压提升缸(3-4)的活塞杆下端安装打击头(3-5)；箱体(2-1)上开有进油口和出油口。
3.根据权利要求2所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，还包括液压控制回路，所述回路包括液压泵站(4-1)、蓄能器(4-2)、液控单向阀(4-3)和两位四通阀(4-4)，液压油经由液压泵站(4-1)储存在蓄能器(4-2)中，蓄能器(4-2)的另一端经由两位四通阀(4-4)和液控单向阀(4-3)与液压提升缸(3-4)的进油口和出油口相连。
4.根据权利要求3所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，曲轴(1-5)的前端装有平衡端盖(1-8)。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，箱体(2-1)的下端安装有导向套(2-4)，导向套(2-4)的底部设有与箱体(2-1)相连的压板(2-5)；导向套内侧开有导向槽，侧壁上开有润滑油槽。
6.根据权利要求5所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，箱体(2-1)上端设有盖板(2-2)，盖板内安装过滤器(2-6)。
7.根据权利要求6所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，转子(1-2)和曲轴(1-5)热装成一体。
8.根据权利要求7所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，轴承组(1-10)的一侧通过与法兰(1-6)相连的挡板(1-7)限位。
9.根据权利要求8所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，连杆(3-1)与曲轴(1-5)之间采用成组的轴承连接，轴承前后用挡板限位。
10.根据权利要求9所述的用于转塔冲床的高速伺服打击头，其特征在于，液压提升缸(3-4)与连杆(3-1)之间的安装孔内设有轴瓦(3-3)，轴瓦内侧开有导油槽。
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